JPH10279761A - Aqueous solution containing metal compound for producing electron emission element, production of electron emission element by using the same, electron emission element and image formation apparatus - Google Patents

Aqueous solution containing metal compound for producing electron emission element, production of electron emission element by using the same, electron emission element and image formation apparatus

Info

Publication number
JPH10279761A
JPH10279761A JP10544097A JP10544097A JPH10279761A JP H10279761 A JPH10279761 A JP H10279761A JP 10544097 A JP10544097 A JP 10544097A JP 10544097 A JP10544097 A JP 10544097A JP H10279761 A JPH10279761 A JP H10279761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
metal compound
aqueous solution
emitting device
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10544097A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3884823B2 (en
Inventor
Takashi Furuse
剛史 古瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP10544097A priority Critical patent/JP3884823B2/en
Publication of JPH10279761A publication Critical patent/JPH10279761A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3884823B2 publication Critical patent/JP3884823B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject aqueous solution capable of providing a coating membrane having a uniform thickness when coated on a substrate after a long- period of storage of the solution by using a liquid consisting essentially of water and further containing a metal compound, a partially esterified polyvinyl alcohol and a buffer. SOLUTION: This aqueous solution contains (A) a metal compound (preferably a water soluble organic metal compound), (B) a partially esterified polyvinyl alcohol, preferably having 5-25 mol.% esterification degree and (C) a buffer, preferably having 6-7 buffering pH. Further, the metal of the component A is preferably platinum, palladium, ruthenium, etc., and concretely the component A is preferably (ammonium) (ethylenediamine) (tetraacetic acid)palladium, etc. The component C preferably contains any one or more of phosphoric acid, acetic acid, boric acid, citric acid and a conjugate base thereof.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子放出素子製造用
の金属化合物含有水溶液、 それを用いた電子放出素子の
製造方法、電子放出素子および画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aqueous solution containing a metal compound for manufacturing an electron-emitting device, a method for manufacturing an electron-emitting device using the same, an electron-emitting device, and an image forming apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、冷陰極電子源として表面伝導
型電子放出素子が知られている。表面伝導型電子放出素
子は基板上に形成された小面積の薄膜に、 膜面に平行に
電流を流すことにより、 電子放出が起こる現象を利用す
るものである。 この表面伝導型電子放出素子としては、
前記Elinson等によるSnO2 薄膜を用いたもの
[M.I.Elinson、Radio Eng.El
ectron Phys.、10、1290(196
5)]、Au薄膜を用いたもの[G.Dittmer:
“Thin Solid Films”、9、317
(1972)]、In23 /SnO2 薄膜を用いたも
の[M.Hartwell and C.G.Fons
tad:”IEEE Trans.ED Con
f.”、519(1975)]、カーボン薄膜を用いた
もの[荒木久 他:真空、第26巻、第1号、22頁
(1983)]等が報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a surface conduction electron-emitting device has been known as a cold cathode electron source. The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As this surface conduction electron-emitting device,
The one using a SnO 2 thin film by Elinson et al. [M. I. Elinson, Radio Eng. El
electron Phys. , 10, 1290 (196
5)], using an Au thin film [G. Dittmer:
"Thin Solid Films", 9, 317
(1972)], using an In 2 O 3 / SnO 2 thin film [M. Hartwell and C.M. G. FIG. Fons
tad: "IEEE Trans. ED Con
f. , 519 (1975)], and those using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, p. 22, p. 22 (1983)] and the like have been reported.

【0003】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のM.Hartwellの素子構
成を図14に模式的に示す。同図において1は基板であ
る。2および3は素子電極で、4は導電性薄膜であり、
H型形状のパターンにスパッタで形成された金属酸化物
薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理により電子放出部5が形成される。尚、図中の素
子電極間隔Lは、0.5〜lmm、W’は、0.lmm
で設定されている。
As a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices, the above-mentioned M.S. FIG. 14 schematically shows the Hartwell device configuration. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate. 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film,
The electron emission portion 5 is formed of a metal oxide thin film or the like formed by sputtering in an H-shaped pattern, and is subjected to an energization process called energization forming described later. In the drawing, the element electrode interval L is 0.5 to 1 mm, and W ′ is 0.1 to 1.0 mm. lmm
Is set with

【0004】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜4を予め通電
フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部5
を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミン
グとは前記導電性薄膜4両端に直流電圧あるいは非常に
ゆっくりとした昇電圧例えば1V/min. 程度を印加
通電し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質
せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部5を形
成することである。尚、電子放出部5は導電性薄膜4の
一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われ
る。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放
出素子は、上述の導電性薄膜4に電圧を印加し、素子に
電流を流すことにより、上述の電子放出部5より電子を
放出せしめるものである。
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, the electron-emitting portion 5 is subjected to an energization process called energization forming before the conductive thin film 4 is emitted.
It was common to form That is, the energization forming means applying a DC voltage or a very slowly increasing voltage, for example, about 1 V / min., To both ends of the conductive thin film 4 and energizing the conductive thin film 4 to locally destroy, deform or alter the conductive thin film. To form the electron-emitting portion 5 in a high resistance state. In the electron emitting portion 5, a crack is generated in a part of the conductive thin film 4, and electrons are emitted from the vicinity of the crack. The surface conduction type electron-emitting device which has been subjected to the energization forming process is configured to apply a voltage to the above-described conductive thin film 4 and cause a current to flow through the device, thereby causing the above-described electron-emitting portion 5 to emit electrons.

【0005】電子放出部を含む薄膜は絶縁性基板上に導
電性材料が堆積された導電性薄膜からなるものであっ
て、絶縁性基板上に導電性材料を蒸着、 スパッタリング
等の堆積技術で直接形成することが知られている。また
別に有機金属組成物の溶液を塗布乾燥し加熱焼成により
有機成分を熱分解除去して金属もしくは金属酸化物とし
て形成することができる。後者の方法は素子の形成に真
空装置を必要としないため、大面積の基板上に素子を形
成する場合などに有利な工程である。
The thin film including the electron-emitting portion is formed of a conductive thin film having a conductive material deposited on an insulating substrate. The conductive material is directly deposited on the insulating substrate by a deposition technique such as evaporation or sputtering. It is known to form. Alternatively, a solution of an organometallic composition is applied and dried, and the organic component is thermally decomposed and removed by heating and baking to form a metal or a metal oxide. Since the latter method does not require a vacuum device for forming an element, it is an advantageous step for forming an element on a large-area substrate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のようにいったん
金属組成物溶液を基板に塗布し、 さらにこれを加熱焼成
して導電性薄膜を形成するために用いられる金属組成物
溶液は、 基板上の所定の位置に所定のパターン状に塗布
されて塗膜を形成でき、 金属面と絶縁性基板面の両方に
適度に濡れることが望ましい。 これらの課題を実現する
には、 例えば水を主成分とし金属化合物と部分エステル
化ポリビニルアルコールを含有する液体であることを特
徴とする金属組成物の使用が本発明者らにより提案され
ている。
As described above, the metal composition solution used for forming the conductive thin film by applying the metal composition solution to the substrate once and then sintering it by heating is as follows. It is desirable that the film can be formed by being applied to a predetermined position in a predetermined pattern to form a coating film, and to be appropriately wetted on both the metal surface and the insulating substrate surface. In order to achieve these objects, the present inventors have proposed the use of a metal composition characterized by being a liquid containing, for example, water as a main component and a metal compound and partially esterified polyvinyl alcohol.

【0007】しかしながら前記金属組成物を長期間にわ
たって保存したとき、空気中の炭酸ガス等の酸性物質が
金属組成物へ溶解することで金属組成物の液性が酸性に
なると、 金属組成物中に含まれる部分エステル化ポリビ
ニルアルコールの酸触媒加水分解反応により、 膜形成能
および基板への濡れ性が変化するため、素子形態の制御
が困難になる。また、この酸触媒加水分解反応を防ぐた
めに金属組成物中に塩基性物質を添加した場合において
も、金属組成物の液性が塩基性になると、 酸性の場合と
同じく金属組成物中に含まれる部分エステル化ポリビニ
ルアルコールの加水分解反応が進行し、 上記と同様に素
子形態の制御が困難になる。
However, when the metal composition is stored for a long period of time, if the acidity of the metal composition becomes acidic due to the dissolution of an acidic substance such as carbon dioxide in the air into the metal composition, The acid-catalyzed hydrolysis reaction of the contained partially esterified polyvinyl alcohol changes the film-forming ability and the wettability to the substrate, making it difficult to control the device form. Further, even when a basic substance is added to the metal composition to prevent the acid-catalyzed hydrolysis reaction, if the liquidity of the metal composition becomes basic, it is contained in the metal composition as in the case of acidic. The hydrolysis reaction of the partially esterified polyvinyl alcohol proceeds, and it becomes difficult to control the device form as described above.

【0008】従って、本発明の目的は、 長期間にわたっ
て保存した後においても基板に塗布すると均一な厚さの
塗膜が得られ、 また基板表面の材質にあまり影響される
ことなくパターン状に塗布すると所定パターンの塗膜が
得られる電子放出素子製造用の金属化合物含有水溶液を
提供することにある。また本発明の別の目的は、 電子放
出部形成用薄膜の製造工程において前記金属化合物含有
水溶液を用いて所定形状で均質な導電性薄膜を形成し、
特性の安定した電子放出素子の製造方法及び画像形成装
置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to obtain a coating film having a uniform thickness when applied to a substrate even after storage for a long period of time, and to apply the coating in a pattern without being greatly affected by the material of the substrate surface. Then, an object of the present invention is to provide a metal compound-containing aqueous solution for producing an electron-emitting device, which can provide a coating film having a predetermined pattern. Another object of the present invention is to form a uniform conductive thin film in a predetermined shape using the metal compound-containing aqueous solution in the step of producing a thin film for forming an electron-emitting portion,
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electron-emitting device having stable characteristics and an image forming apparatus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意検討した結果、水を主成分とし金属
化合物と部分エステル化ポリビニルアルコールおよび緩
衝剤を含有する液体を用いて電子放出素子を作成した場
合に、基板への濡れが良好で塗膜の厚さが均一となり、
この金属化合物を加熱焼成することにより、厚さの均一
な導電性薄膜を形成することができる金属化合物溶液を
見出し本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that the use of a liquid containing water as a main component, a metal compound, a partially esterified polyvinyl alcohol, and a buffering agent is used. When the emission element is made, the wettability to the substrate is good and the thickness of the coating film is uniform,
By heating and baking this metal compound, a metal compound solution capable of forming a conductive thin film having a uniform thickness was found, and the present invention was completed.

【0010】すなわち、本発明は電子放出素子製造用の
金属化合物含有水溶液として、 水を主成分とし、金属化
合物と部分エステル化ポリビニルアルコールおよび緩衝
剤を含有する液体であることを特徴とするものである。
That is, the present invention is characterized in that the metal compound-containing aqueous solution for producing an electron-emitting device is a liquid containing water as a main component and containing a metal compound, partially esterified polyvinyl alcohol, and a buffer. is there.

【0011】また、本発明は電子放出素子の製造方法と
して、対向する電極間に電子放出部を有する電子放出素
子の製造方法において、金属化合物含有水溶液を電極間
に付与する工程と前記金属化合物含有水溶液を加熱焼成
する工程とを有し、前記金属化合物含有水溶液が請求項
1ないし8に記載の電子放出素子製造用の金属化合物含
有水溶液であることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing an electron-emitting device, comprising the steps of: applying a metal compound-containing aqueous solution between the electrodes; And baking the aqueous solution. The metal compound-containing aqueous solution is a metal compound-containing aqueous solution for producing an electron-emitting device according to any one of claims 1 to 8.

【0012】さらに、本発明は画像形成装置として、 本
発明の電子放出素子の製造方法により得られた電子放出
素子及び該素子への電圧印加手段を具備する電子源と、
前記電子放出素子から放出される電子を受けて発光する
発光体と、外部信号に基づいて前記電子放出素子へ印加
する電圧を制御する駆動回路とを具備することを特徴と
するものである。
Further, the present invention provides, as an image forming apparatus, an electron source provided with an electron-emitting device obtained by the method of manufacturing an electron-emitting device of the present invention, and a means for applying a voltage to the device.
The light-emitting device includes a light-emitting body that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device, and a drive circuit that controls a voltage applied to the electron-emitting device based on an external signal.

【0013】[0013]

【好ましい実施の形態】以下に、本発明の電子放出素子
製造用の金属化合物水溶液について説明する。本発明で
用いられる前記の金属化合物は水溶性の金属化合物であ
って、緩衝剤の存在する液性で安定に存在する金属化合
物であれば特に制限されないが、例えば金属のハロゲン
化合物、硝酸化合物、 亜硝酸化合物、 アンミン錯体、 有
機アミン錯体等の金属塩あるいは金属錯体であって、特
に有機金属化合物が焼成の容易さから適当である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an aqueous metal compound solution for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention will be described. The metal compound used in the present invention is a water-soluble metal compound, is not particularly limited as long as it is a metal compound that is stably present in a liquid in the presence of a buffer, for example, a metal halide compound, a nitrate compound, Metal salts or metal complexes such as nitrite compounds, ammine complexes and organic amine complexes are suitable, especially organic metal compounds because of their ease of firing.

【0014】前記の有機金属化合物の例としては金属の
錯化合物を挙げることができる。その錯化合物としては
具体例を挙げるならばエチレンジアミン四酢酸(EDT
A)塩、ニトリロ三酢酸(NTA)塩、trans−
1,2−ジアミノシクロヘキサン−N,N,N′,N′
−四酢酸(CyDTA)塩等のキレート化合物が、その
高い錯安定度定数による溶液の安定性から好適に用いら
れる。
Examples of the organometallic compounds include metal complex compounds. Specific examples of the complex compound include ethylenediaminetetraacetic acid (EDT).
A) Salt, nitrilotriacetic acid (NTA) salt, trans-
1,2-diaminocyclohexane-N, N, N ', N'
Chelate compounds such as tetraacetic acid (CyDTA) salt are preferably used because of their high complex stability constants and the stability of the solution.

【0015】本発明で用いられる前記有機金属化合物の
金属元素としては、白金、パラジウム、ルテニウム等の
白金族元素、金、銀、銅、クロム、タンタル、鉄、タン
グステン、鉛、亜鉛、スズ等を用いることができる。
The metal element of the organometallic compound used in the present invention includes platinum group elements such as platinum, palladium and ruthenium, gold, silver, copper, chromium, tantalum, iron, tungsten, lead, zinc, tin and the like. Can be used.

【0016】本発明で用いられる、 電子放出部用導電膜
の形成のために基板に付与される前記の金属化合物水溶
液は、 水を主成分とし上述の金属化合物と部分エステル
化ポリビニルアルコールを含有する液体である。
The above-mentioned aqueous solution of the metal compound applied to the substrate for forming the conductive film for the electron-emitting portion used in the present invention contains water as a main component and the above-mentioned metal compound and partially esterified polyvinyl alcohol. Liquid.

【0017】前記部分エステル化ポリビニルアルコール
とは、 ビニルアルコール単位とビニルエステル単位とを
含んでなる高分子である。 例えば通常に入手可能な「 完
全」加水分解ポリビニルアルコールを各種のアシル化剤、
すなわち無水酢酸等のカルボン酸無水物や塩化アセチ
ル等のカルボン酸無水物により部分的にエステル化して
得られる高分子は部分エステル化ポリビニルアルコール
である。 また通常のポリビニルアルコールの製造工程す
なわちポリ酢酸ビニルの加水分解によるポリビニルアル
コールの製造において、 ポリ酢酸ビニルの加水分解を反
応途中で停止し完全に加水分解せずに得られるいわゆる
部分加水分解ポリビニルアルコールもまた部分エステル
化ポリビニルアルコールにあたる。入手の容易性とコス
トの面からは、この部分加水分解ポリビニルアルコール
が本発明に用いられる部分エステル化ポリビニルアルコ
ールとして最も有用である。
The partially esterified polyvinyl alcohol is a polymer containing a vinyl alcohol unit and a vinyl ester unit. For example, commonly available "fully" hydrolyzed polyvinyl alcohol can be converted to various acylating agents,
That is, a polymer obtained by partial esterification with a carboxylic anhydride such as acetic anhydride or a carboxylic anhydride such as acetyl chloride is a partially esterified polyvinyl alcohol. In the normal polyvinyl alcohol production process, that is, in the production of polyvinyl alcohol by hydrolysis of polyvinyl acetate, the so-called partially hydrolyzed polyvinyl alcohol obtained without stopping the hydrolysis of polyvinyl acetate during the reaction and not completely hydrolyzing is also used. It also corresponds to partially esterified polyvinyl alcohol. From the viewpoint of availability and cost, this partially hydrolyzed polyvinyl alcohol is most useful as the partially esterified polyvinyl alcohol used in the present invention.

【0018】前記エステルを形成するアシル基としては
上で既に明らかにしたアセチル基のほか、プロピオニル
基、ブチロイル基、ステアロイル基等の脂肪族カルボン
酸由来のアシル基が利用可能である。これらアシル基は
炭素原子数2以上であることが必要である。一方、本発
明に利用できるアシル基の炭素原子数の上限については
明確な限界が見出されず、少なくとも実験的には炭素数
18のアシル基は有効であることが判明している。
As the acyl group forming the ester, an acyl group derived from an aliphatic carboxylic acid such as a propionyl group, a butyroyl group and a stearoyl group can be used in addition to the acetyl group already described above. These acyl groups need to have 2 or more carbon atoms. On the other hand, no clear limit is found on the upper limit of the number of carbon atoms of the acyl group that can be used in the present invention, and it has been proved at least experimentally that an acyl group having 18 carbon atoms is effective.

【0019】前記の部分エステル化ポリビニルアルコー
ルのエステル化の程度は、膜形成能や基板への濡れ性に
影響するため、エステル化率は5mol%〜25mol
%の範囲で用いることが好ましく、さらに好ましくは8
mol%〜22mol%である。
Since the degree of esterification of the partially esterified polyvinyl alcohol affects the film forming ability and the wettability to the substrate, the esterification rate is 5 mol% to 25 mol.
%, More preferably 8%.
mol% to 22 mol%.

【0020】なおここで言うエステル化率とは、高分子
の全ビニルアルコール繰り返し単位数に対する結合した
アシル基の数の割合のことで、これは元素分析や赤外吸
収分析などの手段で定量することができる。
The term "esterification ratio" as used herein refers to the ratio of the number of bonded acyl groups to the total number of vinyl alcohol repeating units in the polymer, and is quantified by means such as elemental analysis or infrared absorption analysis. be able to.

【0021】本発明で用いられる、電子放出部導電膜の
形成のために基板に付与される前記液体金属化合物水溶
液は、水を主成分とし上述の金属化合物と部分エステル
化ポリビニルアルコールおよび緩衝剤とを含有する液体
である。
The liquid metal compound aqueous solution applied to the substrate for forming the electron emitting portion conductive film used in the present invention contains water as a main component, the above metal compound, partially esterified polyvinyl alcohol and a buffer. Is a liquid containing

【0022】前記の緩衝剤とは、液体金属化合物水溶液
に添加すれば酸または塩基が金属組成物液体に加えられ
ても金属組成物液体のpHを一定に保つ作用、即ちpH
緩衝作用を有する組成物である。
The above-mentioned buffering agent has an effect of keeping the pH of the metal composition liquid constant when the acid or base is added to the aqueous solution of the metal compound even when the acid or base is added to the metal composition liquid.
It is a composition having a buffering action.

【0023】前記の緩衝剤の緩衝pH範囲は、6から7
の範囲であることが望ましい。エステルの加水分解反応
は酸性でも塩基性でも進行するが、酸は触媒的に加水分
解反応を進行させるのに対し、塩基は化学量論的に加水
分解反応を起こす。そのため加水分解反応速度定数は塩
基性加水分解反応の方が大きくなるので、加水分解反応
の進行をより遅くするためには中性よりやや酸性より、
すなわちpHが6から7の範囲に液性を制御することが
必要である。
The buffer pH range of the above buffer is 6 to 7
Is desirably within the range. The ester hydrolysis reaction proceeds whether it is acidic or basic, but the acid catalyzes the hydrolysis reaction, whereas the base causes the stoichiometric hydrolysis reaction. Therefore, the hydrolysis reaction rate constant is larger in the basic hydrolysis reaction, so that the progress of the hydrolysis reaction is slower than neutral rather than slightly acidic.
That is, it is necessary to control the liquid property so that the pH is in the range of 6 to 7.

【0024】本発明で用いられる前記の緩衝剤として
は、具体例を挙げるならばリン酸、酢酸、ほう酸、クエ
ン酸等の弱酸とその強塩基との塩の混合物、またはN,
N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−アミノエタンス
ルホン酸、イミダゾール、3−(N−モルホリノ)−2
−ヒドロキシプロパンスルホン酸、ピペラジンN,N’
−ビス(2−エタンスルホン酸),N−(2−アセトア
ミド)−2−アミノエタンスルホン酸、N−(2−アセ
トアミド) イミノ二酢酸、ビス(2−ヒドロキシエチ
ル) イミノ−トリス(ヒドロキシメチル)メタン等の分
子内に弱塩基性基と強酸性基とを有する化合物等を挙げ
ることができる。
Examples of the buffer used in the present invention include a mixture of a salt of a weak acid such as phosphoric acid, acetic acid, boric acid, citric acid and a strong base thereof, or N,
N-bis (2-hydroxyethyl) 2-aminoethanesulfonic acid, imidazole, 3- (N-morpholino) -2
-Hydroxypropanesulfonic acid, piperazine N, N '
-Bis (2-ethanesulfonic acid), N- (2-acetamido) -2-aminoethanesulfonic acid, N- (2-acetamido) iminodiacetic acid, bis (2-hydroxyethyl) imino-tris (hydroxymethyl) Compounds having a weakly basic group and a strongly acidic group in a molecule such as methane can be exemplified.

【0025】前記金属化合物水溶液を絶縁性基板上に塗
布して塗膜とした後、後述するように乾燥加熱焼成する
ことにより有機成分が分解消失して導電性薄膜が基板上
に形成される。前記塗布手段としてはディッピング、ス
ピン塗布、スプレー塗布等の従来公知の液体塗布手段を
用いることができる。特に前述した水を主成分とし金属
化合物と部分エステル化ポリビニルアルコールを含有す
る液体である金属化合物水溶液を用いるならば塗布する
基板の材質や塗布手段にほとんど依存することなく容易
に均質な塗膜を形成することができ、均質な導電性薄膜
とすることができる。
After coating the above-mentioned aqueous solution of the metal compound on an insulating substrate to form a coating film, the organic component is decomposed and eliminated by drying and baking as described later to form a conductive thin film on the substrate. As the coating means, conventionally known liquid coating means such as dipping, spin coating, spray coating and the like can be used. In particular, if an aqueous solution of a metal compound, which is a liquid containing water as a main component and containing a metal compound and partially esterified polyvinyl alcohol, is used, a homogeneous coating film can be easily formed almost without depending on the material of the substrate to be applied or the application means. And a uniform conductive thin film.

【0026】通常、電子放出素子を作成する目的におい
て前記の導電性薄膜は基板上の所定の位置に所定の形状
として形成する必要がある。そのような導電性薄膜の部
分的形成の方法としては、導電性薄膜をいったん基板上
に形成した後に不要部分を除去することにより所定位置
にのみ導電性薄膜を残す方法あるいは、前記の金属化合
物塗膜をいったん基板上に形成した後に不要な塗膜部分
を除去してから加熱焼成して所定位置にのみ導電性薄膜
を形成する方法あるいは、基板上の所定の位置のみに前
記金属化合物水溶液を塗布して加熱焼成することにより
所定位置にのみ導電性薄膜を形成する方法を用いること
ができる。
Usually, for the purpose of producing an electron-emitting device, it is necessary to form the conductive thin film at a predetermined position on a substrate in a predetermined shape. As a method of partially forming such a conductive thin film, a method of once forming a conductive thin film on a substrate and then removing an unnecessary portion to leave the conductive thin film only at a predetermined position or the above-described metal compound coating method is used. A method of forming an electroconductive thin film only at a predetermined position by removing unnecessary coating portions after forming a film on a substrate and then heating and baking, or applying the metal compound aqueous solution only at a predetermined position on the substrate Then, a method of forming a conductive thin film only at a predetermined position by heating and firing can be used.

【0027】前記の基板上の所定位置のみに金属化合物
水溶液を塗布する工程は、マスクを介してディッピン
グ、スピン塗布、スプレー塗布等の従来公知の液体塗布
手段を用いて行う工程であってもよいが、マスクを用い
ることなく基板上の所定の位置にのみ前記金属化合物水
溶液の液滴を付与する工程であってもよい。
The step of applying the metal compound aqueous solution only to a predetermined position on the substrate may be a step of using a conventionally known liquid applying means such as dipping, spin coating, spray coating or the like through a mask. However, a step of applying a droplet of the aqueous solution of the metal compound only to a predetermined position on the substrate without using a mask may be employed.

【0028】上記の金属化合物水溶液の液滴を基板に付
与する手段は、液滴を形成し付与することが可能ならば
任意の方法でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な
精度で発生付与でき、制御性も良好なインクジェット方
式が便利である。インクジェット方式にはピエゾ素子等
のメカニカルな衝撃により液滴を発生付与するものや、
微小ヒータ等で液を加熱し突沸により液滴を発生付与す
るバブルジェット方式などがあるが、いずれの方式でも
十ナノグラム程度から数十マイクログラム程度までの微
小液滴を再現性良く発生し基板に付与することができ
る。
The means for applying the droplets of the aqueous metal compound solution to the substrate may be any method as long as the droplets can be formed and applied. An ink jet system that can generate and provide good controllability is convenient. Ink jet systems generate droplets by mechanical impact such as piezo elements,
There is a bubble jet method in which the liquid is heated by a micro heater or the like and droplets are generated by bumping, and in any case, micro droplets of about 10 nanograms to several tens micrograms are generated with good reproducibility on the substrate. Can be granted.

【0029】前記液滴付与工程においては基板上の同一
位置に液滴を必ずしも一回付与するのみに限る必要はな
く、液滴を複数回付与して所望量の金属化合物水溶液を
基板上に与えてもよい。液滴を基板上に独立した状態に
付与するならば一般には基板上に円形かそれに近い形状
の小塗膜となる。しかし基板上の付与位置を前記の円形
の直径より小さい距離だけ離れた位置にずらして複数の
液滴を付与することにより、連続した任意の形状の大き
な塗膜を形成することが可能である。
In the droplet applying step, it is not always necessary to apply the droplet only once to the same position on the substrate, but the droplet is applied a plurality of times to give a desired amount of the metal compound aqueous solution on the substrate. You may. When the droplets are applied independently on the substrate, a small coating film having a circular shape or a shape close thereto is generally formed on the substrate. However, it is possible to form a continuous large coating film of any shape by shifting the application position on the substrate to a position separated by a distance smaller than the diameter of the circle and applying a plurality of droplets.

【0030】上記手段で基板に付与された金属化合物水
溶液は乾燥、焼成工程を経て導電性無機微粒子膜とする
ことにより、基板上に電子放出のための無機微粒子膜を
形成する。なおここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子
が集合した膜であり、微視的に微粒予が個々に分散配置
した状態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重な
り合った状態(島状も含む)の膜をさす。また微粒子膜
の粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子に
ついての径を意味する。
The metal compound aqueous solution applied to the substrate by the above means is dried and fired to form a conductive inorganic fine particle film, thereby forming an inorganic fine particle film for emitting electrons on the substrate. Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and not only in a state where fine particles are individually dispersed and arranged microscopically, but also in a state where fine particles are adjacent to each other or overlap each other (including an island shape). Point the membrane. The particle diameter of the fine particle film means the diameter of the fine particles whose particle shape can be recognized in the above state.

【0031】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。前記の液体付与された
基板を例えば70℃ないし130℃の電気乾燥器に30
秒ないし2分程度入れることにより乾燥することができ
る。焼成工程は通常用いられる加熱手段を用いればよ
い。焼成の温度は有機金属化合物が分解して無機微粒子
が生成するに充分な温度とすべきであるが、通常は15
0℃以上、500℃以下とする。焼成は還元性気体雰囲
気、酸化性気体雰囲気、不活性気体雰囲気あるいは真空
のいずれも利用し得る。還元性あるいは真空の条件下で
は有機金属化合物の熱分解により金属微粒子が生成する
ことが多い。一方、酸化性の条件下では金属酸化物の微
粒子が生成することが多い。しかし焼成雰囲気と生成微
粒子の酸化状態は単純に前記のように定まるものでな
い。例えば酸化性気体雰囲気下での焼成工程であっても
有機金属化合物が分解して最初に生成するものは金属微
粒子であって、さらに焼成を続けることにより前記の金
属が酸化されて金属酸化物の微粒子が生成するという場
合もある。生成したものが金属であれ、金属酸化物であ
れ、導電性を有する微粒子膜を形成しているならば本発
明の電子放出素子に利用することができる。焼成装置の
簡略化や製造コストの低減の観点からは空気雰囲気下で
行なう焼成工程が優れている。最適な焼成時間は用いる
有機金属化合物の種類、焼成雰囲気や焼成温度により変
わるものであるが、通常は2分ないし40分程度であ
る。焼成温度は一定でもよいが、所定のプログラムにし
たがって変化させてもよい。前記の乾燥工程と焼成工程
とは必ずしも区別された別工程として行なう必要はなく
連続して同時に行なってもかまわない。
In the drying step, natural drying, blast drying, heat drying and the like may be used. The liquid-coated substrate is placed in an electric dryer at 70 ° C. to 130 ° C., for example, for 30 minutes.
It can be dried by putting it for about 2 to 2 minutes. The baking step may use a heating means that is usually used. The firing temperature should be a temperature sufficient to decompose the organometallic compound to form inorganic fine particles.
0 ° C or more and 500 ° C or less. For firing, any of a reducing gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere, an inert gas atmosphere, and a vacuum can be used. Under reducing or vacuum conditions, metal fine particles are often generated by thermal decomposition of the organometallic compound. On the other hand, under oxidizing conditions, metal oxide fine particles are often generated. However, the firing atmosphere and the oxidation state of the produced fine particles are not simply determined as described above. For example, even in the firing step under an oxidizing gas atmosphere, the first thing generated by the decomposition of the organometallic compound is metal fine particles, and the metal is oxidized by continuing the firing and the metal oxide is formed. In some cases, fine particles are generated. Regardless of what is produced, whether it is a metal or a metal oxide, it can be used for the electron-emitting device of the present invention as long as it forms a conductive fine particle film. From the viewpoint of simplification of the firing apparatus and reduction of the manufacturing cost, the firing step performed in an air atmosphere is excellent. The optimum firing time varies depending on the type of the organometallic compound used, the firing atmosphere and the firing temperature, but is usually about 2 to 40 minutes. The firing temperature may be constant, but may be changed according to a predetermined program. The drying step and the firing step need not necessarily be performed as separate steps, and may be performed simultaneously and continuously.

【0032】上記手段で基板に付与された金属化合物含
有水溶液は、乾燥及び焼成工程を経て導電性の無機微粒
子膜とすることにより、基板上に電子放出のための導電
性薄膜を形成する。ここで述べる微粒子膜とは、複数の
微粒子が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が
個々に分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、
あるいは重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合
し、全体として島状構造を形成している場合も含む)を
とっている。微粒子の粒径は、数オングストロームから
数千オングストロームの範囲、好ましくは10から20
0オングストロームの範囲である。なお、本明細書では
頻繁に「微粒子」という言葉を用いるので、その意味に
ついて説明する。
The aqueous solution containing the metal compound applied to the substrate by the above means is converted into a conductive inorganic fine particle film through a drying and baking step, thereby forming a conductive thin film for electron emission on the substrate. The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and the fine structure is such that the fine particles are individually dispersed and arranged or the fine particles are adjacent to each other.
Alternatively, they are in an overlapping state (including a case where some fine particles are aggregated to form an island structure as a whole). The particle size of the fine particles ranges from several Angstroms to several thousand Angstroms, preferably from 10 to 20 Angstroms.
0 angstrom range. In this specification, the term “fine particles” is frequently used, and the meaning will be described.

【0033】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。しかしなが
ら、それぞれの境は厳密なものではなく、どの様な性質
に注目して分類するかにより変化する。また「微粒子」
と「超微粒子」を一括して「微粒子」と呼ぶ場合もあ
り、本明細書中での記述はこれに沿ったものである。
Small particles are called "fine particles", and smaller ones are called "ultra fine particles". It is widely practiced to call a “cluster” smaller than “ultrafine particles” and having a few hundred atoms or less. However, each boundary is not strict and changes depending on what kind of property is focused on. Also "fine particles"
And "ultrafine particles" may be collectively referred to as "fine particles", and the description in this specification is in line with this.

【0034】「実験物理学講座14、表面・微粒子」
(木下是雄編、共立出版、1986年9月1日発行)で
は次のように記述されている。「本稿で微粒子と言うと
きにはその直径がだいたい2〜3μm程度から10nm
程度までとし、特に超微粒子と言うときは粒径が10n
m程度から2〜3nm程度までを意味することにする。
両者を一括して単に微粒子と書くこともあってけっして
厳密なものではなく、だいたいの目安である。粒子を構
成する原子の数が2個から数十〜数百個程度の場合はク
ラスターと呼ぶ」(195ページ、22〜26行目)。
付言すると、新技術開発事業団の“林・超微粒子プロジ
ェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径の下限はさら
に小さく、次のようなものであった。
"Experimental Physics Course 14, Surface / Particle"
(Edited by Kinoshita Yoshio, Kyoritsu Shuppan, published September 1, 1986) states as follows. "When we say fine particles in this paper, their diameter is about 2-3 μm to 10 nm.
Up to about 10 nm, especially when it is referred to as ultrafine particles.
It means from about m to about 2 to 3 nm.
It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. A particle is referred to as a cluster when the number of atoms constituting the particle is two to several tens to several hundreds "(page 195, lines 22 to 26).
In addition, the definition of "ultra-fine particles" in the "Hayashi / Ultra-fine Particle Project" of the New Technology Development Corporation has the lower limit of the particle size, as follows.

【0035】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼
ぶことにした。すると1個の超微粒子はおよそ100〜
108 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」(「超
微粒子−創造科学技術−」林主税、上田良二、田崎明
編;三田出版、1988年2頁1〜4行目)「超微粒子
よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個〜数百個で
構成される1個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれ
る」(同書2頁12〜13行目)。上記のような一般的
な呼び方をふまえて、本明細書において「微粒子」とは
多数の原子・分子の集合体で、粒径の下限は数オングス
トローム〜10オングストローム程度、上限は数ミクロ
ン程度のものを指すこととする。
In the "Ultra Fine Particle Project" of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a size (diameter) in the range of about 1 to 100 nm is called "ultra fine particle". Then, one ultrafine particle is about 100-
It is an aggregate of about 10 8 atoms. Ultra-fine particles are large to giant particles on an atomic scale. ("Ultrafine Particles-Creative Science and Technology", Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki; Mita Publishing, pp. 2-4, 1988) "Even smaller than ultrafine particles, that is, several to several hundred atoms." A single particle composed of individual particles is usually called a cluster ”(p. 2, lines 12 to 13). Based on the general terminology as described above, the term “fine particles” in the present specification is an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is about several angstroms to about 10 angstroms, and the upper limit is about several microns. It refers to things.

【0036】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は通常用いら
れる加熱手段を用いればよい。乾燥工程と焼成工程とは
必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、連続
してまたは同時に行ってもかまわない。
In the drying step, natural drying, blast drying, heat drying and the like may be used. The baking step may use a heating means that is usually used. The drying step and the firing step do not necessarily need to be performed as separate and distinct steps, and may be performed continuously or simultaneously.

【0037】上記のような方法に従い電子放出用導電性
薄膜を形成するならば、液滴付与工程において基板上の
任意の部位にのみ液滴を選択的に付与できる。従って有
機金属等を基板全面に塗布し焼成してから不要部分の導
電性無機微粒子膜をフォトリソグラフ技術を適用して除
去するといった従来工程を簡略で低コストな工程に置き
換えることができる。さらには電子放出部を形成する工
程において結晶の析出等もなく、均一な導電性薄膜を作
製することができる。
If the electron-emitting conductive thin film is formed according to the above-described method, the droplet can be selectively applied only to an arbitrary portion on the substrate in the droplet applying step. Therefore, the conventional process in which an organic metal or the like is applied to the entire surface of the substrate and baked and then unnecessary portions of the conductive inorganic fine particle film are removed by applying photolithography technology can be replaced with a simple and low-cost process. Furthermore, a uniform conductive thin film can be produced without crystal precipitation or the like in the step of forming the electron emission portion.

【0038】次に、本発明が適用される好ましい態様で
ある表面伝導型電子放出素子の製造方法について説明す
る。なお、ここでは平面構造の電子放出素子について述
べるが、本発明の製造方法は平面型電子放出素子の製造
に限られるものではない。
Next, a method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device according to a preferred embodiment of the present invention will be described. Here, an electron-emitting device having a planar structure will be described, but the manufacturing method of the present invention is not limited to manufacturing a flat-type electron-emitting device.

【0039】図1は、本発明に好適な基本的な表面伝導
型電子放出素子の構造を示す模式的平面図及び断面図で
ある。図1を用いて本発明に好適な基本的な電子放出素
子の基本的な構成を説明する。図1において、1は基
板、2と3は素子電極、4は導電性薄膜、5は電子放出
部である。基板1としては、石英ガラス、Naなどの不
純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラス
にスパッタ法等により形成したSiO2 を積層したガラ
ス基板等及びアルミナ等のセラミックス等が用いられ
る。
FIG. 1 is a schematic plan view and a sectional view showing the structure of a basic surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention. The basic configuration of a basic electron-emitting device suitable for the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a conductive thin film, and 5 is an electron emitting portion. As the substrate 1, quartz glass, glass having a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, a glass substrate obtained by laminating SiO 2 formed on blue plate glass by a sputtering method or the like, and ceramics such as alumina are used.

【0040】対向する素子電極2、3の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばNi,Cr,Au,
Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属或は
合金およびPd,Ag,Au,RuO2 ,Pd−Ag等
の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、In23 −SnO2 等の透明導体およびポリシリ
コン等の半導体材料等より適宜選択される。
The material of the opposing device electrodes 2 and 3 is as follows.
A general conductor material is used, for example, Ni, Cr, Au,
A printed conductor composed of a metal or alloy such as Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd and a metal or metal oxide such as Pd, Ag, Au, RuO 2 , Pd-Ag and glass; It is appropriately selected from a transparent conductor such as In 2 O 3 —SnO 2 and a semiconductor material such as polysilicon.

【0041】素子電極間隔(L)、素子電極長さ(W)
及び導電性薄膜4の形状等は、応用される形態等によっ
て適宜設計される。素子電極間隔(L)は、好ましく
は、数百オングストロームより数百マイクロメートルで
あり、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等に
より、数マイクロメートルより数十マイクロメートルで
ある。
Element electrode interval (L), element electrode length (W)
The shape and the like of the conductive thin film 4 are appropriately designed depending on the form to be applied. The element electrode interval (L) is preferably from several hundred angstroms to several hundreds of micrometers, and more preferably from several micrometers to several tens of micrometers depending on the voltage applied between the element electrodes.

【0042】素子電極長さ(W)は、好ましくは、電極
の抵抗値、電子放出特性により、数マイクロメートルよ
り数百マイクロメートルであり、また素子電極2、3の
膜厚dは、数百オングストロームより数マイクロメート
ルである。尚、図1の構成だけでなく、絶縁性基板1の
上に、導電性薄膜4、対向する素子電極2、3の順に積
層構成としてもよい。
The length (W) of the device electrode is preferably from several micrometers to several hundred micrometers depending on the resistance value and electron emission characteristics of the electrode, and the film thickness d of the device electrodes 2 and 3 is preferably several hundreds. A few micrometers from Angstrom. In addition to the structure shown in FIG. 1, a conductive thin film 4 and opposing element electrodes 2 and 3 may be stacked on the insulating substrate 1 in this order.

【0043】導電性薄膜4は、良好な電子放出特性を得
るためには微粒子で構成された微粒子膜が特に好まし
く、その膜厚は素子電極2、3へのステップカバレー
ジ、素子電極2、3間の抵抗値及び後述する通電フォー
ミング条件等によって、適宜設定され、好ましくは数オ
ングストロームより数千オングストロームで、特に好ま
しくは10オングストロームより500オングストロー
ムであり、その抵抗値は、10の2乗から10の7乗オ
ーム/□のシート抵抗値である。
The conductive thin film 4 is particularly preferably a fine particle film composed of fine particles in order to obtain good electron emission characteristics. The thickness of the conductive thin film 4 depends on the step coverage of the device electrodes 2 and 3 and the gap between the device electrodes 2 and 3. The resistance is appropriately set in accordance with the resistance value and the energization forming conditions described later, and is preferably from several Angstroms to several thousand Angstroms, particularly preferably from 10 Angstroms to 500 Angstroms, and the resistance value is from the square of 10 to 10 7. It is a sheet resistance value of square ohm / square.

【0044】前記電子放出部5は、導電性薄膜4の一部
に形成される高抵抗の亀裂であり、導電性薄膜4の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミングなどの製
法に依存して形成される。また、この亀裂は数オングス
トロームより数百オングストロームの粒径の導電性微粒
子を有することもある。この導電性微粒子は、導電性薄
膜4を形成する材料の元素の一部、あるいは全てと同様
のものである。また、電子放出部5及びその近傍の導電
性薄膜4には、炭素及び炭素化合物を有することもあ
る。
The electron-emitting portion 5 is a high-resistance crack formed in a part of the conductive thin film 4 and depends on the thickness, film quality, and material of the conductive thin film 4 and a manufacturing method such as energization forming described later. Formed. In addition, the crack may have conductive fine particles having a particle size of several Angstroms to several hundred Angstroms. The conductive fine particles are similar to some or all of the elements of the material forming the conductive thin film 4. Further, the electron emitting portion 5 and the conductive thin film 4 in the vicinity thereof may contain carbon and a carbon compound.

【0045】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図2に模式的
に示す。以下、順をおって製造方法の説明を図1及び図
2を参照しながら説明する。尚、図2においても、図1
に示した部位と同じ部位には図1に付した符号と同一の
符号を付している。
There are various methods for manufacturing the above-mentioned surface conduction electron-emitting device, and one example is schematically shown in FIG. Hereinafter, the manufacturing method will be described in order with reference to FIGS. In FIG. 2, FIG.
1 are given the same reference numerals as those given in FIG.

【0046】1)基板1を洗剤、純水および有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いて基板1上に素子電極2、3を形成する(図
2(a))。
1) The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, and the like, and after the element electrode material is deposited by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, the substrate 1 is formed on the substrate 1 by using, for example, a photolithography technique. The device electrodes 2 and 3 are formed (FIG. 2A).

【0047】2)素子電極2、3を設けた基板1に、金
属化合物溶液を塗布して、金属化合物薄膜を形成する。
塗布の手段としてはスピン塗布、ディッピング、スプレ
ー塗布等の通常の水溶液塗布手段を用いることができ
る。また別の塗布手段としてピエゾ方式や加熱発泡(バ
ブルジェット)方式等のインクジェットに代表される液
滴付与手段を用いることもできる(図2(b))。この
後、前記の塗膜を加熱焼成して有機成分を分解させて導
電性薄膜4を得る(図2(c))。導電性薄膜4を所望
の平面形状とするためには前記の塗膜の加熱焼成前ある
いは後にリフトオフ、エッチングレーザートリミング等
のパターニング処理を行い不要部分を除去すればよい。
適当な液滴付与手段を用いた場合には所望の導電性薄膜
のパターン形状の塗膜を形成可能であり、この場合には
前記のパターニング処理を省略することができる。
2) A metal compound solution is applied to the substrate 1 provided with the device electrodes 2 and 3 to form a metal compound thin film.
As a means for coating, a usual aqueous solution coating means such as spin coating, dipping, spray coating or the like can be used. Further, as another application means, a droplet applying means represented by an ink jet such as a piezo method or a heat foaming (bubble jet) method can be used (FIG. 2B). Thereafter, the above-mentioned coating film is heated and fired to decompose organic components, thereby obtaining a conductive thin film 4 (FIG. 2C). In order to form the conductive thin film 4 into a desired planar shape, an unnecessary portion may be removed by performing a patterning process such as lift-off or etching laser trimming before or after heating and baking the coating film.
When an appropriate droplet applying means is used, a coating film having a desired conductive thin film pattern can be formed, and in this case, the patterning process can be omitted.

【0048】前記の液滴付与手段とは、水溶液を100
0μm以下1μm以上の大きさの小滴とし、これを一滴
もしくは複数滴用いて被塗布面に塗布を行う手段であ
る。またインクジェットとは、前記の水溶液小滴を形成
したうえ被塗布面に向けて射出して主に液体小滴の慣性
により前記の液体小滴を被塗布面に移行させる液滴付与
手段である。通常前記のインクジェットは被塗布面上の
所望の位置に液体小滴を移行させる目的で、液滴射出部
と被塗布面との相対位置を変化させる手段や、前記の慣
性により移行中の液体小滴に対して静電気等の非接触に
よる外力を作用させて液体小滴の飛行方向を調整する手
段を併用する場合が多い。
The above-mentioned liquid droplet applying means means that an aqueous solution is
This is a means for applying a small droplet having a size of 0 μm or less and 1 μm or more, and using one or a plurality of droplets on the surface to be coated. Ink-jet is a droplet applying means for forming the above-mentioned aqueous solution droplets, ejecting them toward the surface to be coated, and transferring the liquid droplets to the surface to be coated mainly by inertia of the liquid droplets. Normally, the above-mentioned ink jet is a means for changing a relative position between a droplet emitting unit and a surface to be coated, and a liquid droplet being transferred due to the inertia for the purpose of transferring a liquid droplet to a desired position on the surface to be coated. In many cases, means for adjusting the flight direction of the liquid droplet by applying an external force due to non-contact such as static electricity to the droplet is also used.

【0049】前記のピエゾ方式とはインクジェットの一
方式であって、液体小滴の形成と射出に、圧電体に電圧
を印加した際の変形力を利用する方式である。また前記
のバブルジェット方式とはインクジェットの一方式であ
って、液体小滴の形成と射出に、液体を小空間で加熱し
た際の突沸の力を利用する方式である。
The piezo method is an ink-jet method in which a deformation force generated when a voltage is applied to a piezoelectric body is used to form and eject liquid droplets. The bubble jet method is one type of ink jet, and uses a bumping force generated when a liquid is heated in a small space to form and eject liquid droplets.

【0050】上記のように塗布を行った金属化合物薄膜
を加熱焼成すると、通常有機成分は1000℃以下、ほ
とんどの場合300℃前後で分解して金属、金属酸化物
などの無機化合物、或いはそれらの表面に炭素数の小さ
な簡単な有機物が吸着した組成物に変化する。通常前記
のようにして形成された導電性薄膜は、微視的には金属
含有水溶液に含まれていた金属原子が数個から数千個凝
集した微粒子が多数集合した形態を有する。
When the metal compound thin film coated as described above is heated and baked, the organic component is usually decomposed at 1000 ° C. or less, and in most cases around 300 ° C., and inorganic compounds such as metals and metal oxides, or those compounds are decomposed. The composition changes to a composition in which a simple organic substance having a small carbon number is adsorbed on the surface. Usually, the conductive thin film formed as described above has a microscopic form in which a large number of fine particles in which several to thousands of metal atoms contained in a metal-containing aqueous solution are aggregated.

【0051】3)つづいて、通電フォーミングと呼ばれ
る通電処理を行なう。このフォーミング工程の方法の一
例として通電処理による方法を説明する。素子電極2、
3間に不図示の電源を用いて、適当な真空度のもとで通
電を行うと、導電性薄膜4の部位に、構造の変化した電
子放出部5が形成される(図2(d))。この通電フォ
ーミングによれば導電性薄膜4を局所的に破壊、変形も
しくは変質等の構造の変化した部位が形成される。該部
位が電子放出部5を構成する。
3) Subsequently, an energization process called energization forming is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. Device electrode 2,
When a current is applied under a suitable degree of vacuum using a power source (not shown) between the three, an electron emitting portion 5 having a changed structure is formed at the portion of the conductive thin film 4 (FIG. 2D). ). According to the energization forming, a portion where the structure of the conductive thin film 4 is locally changed such as destruction, deformation or alteration is formed. This portion constitutes the electron emission section 5.

【0052】通電フォーミングの電圧波形の例を図4に
示す。電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。これに
はパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加す
る図4(a)に示した手法とパルス波高値を増加させな
がら電圧パルスを印加する図4(b)に示した手法があ
る。まず、パルス波高値を定電圧とした場合図4(a)
について説明する。
FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming. The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform. For this purpose, the method shown in FIG. 4A for continuously applying a pulse with a constant pulse peak value and the method shown in FIG. 4B for applying a voltage pulse while increasing the pulse peak value are used. is there. First, when the pulse crest value is a constant voltage, FIG.
Will be described.

【0053】図4(a)におけるT1及びT2は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔である。通常T1は1μ秒〜
10m秒、T2は10μ秒〜100m秒の範囲で設定さ
れる。三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電
圧)は、表面伝導型電子放出素形態に応じて適宜選択
し、適当な真空度で数秒から数十分印加する。このよう
な条件のもと、例えば、数秒から数十分間電圧を印加す
る。尚、素子の電極間に印加するパルス波形は三角波に
限定されるものではなく、矩形波など所望の波形を採用
することができる。図4(b)におけるT1及びT2
は、図4(a)に示したのと同様とすることができる。
三角波の波高値(通電フォーミング時のピーク電圧)
は、例えば0.1Vステップ程度ずつ、増加させ、適当
な真空雰囲気下で印加する。
T1 and T2 in FIG. 4A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Normally T1 is 1 μsec ~
10 ms and T2 are set in the range of 10 μs to 100 ms. The peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is appropriately selected depending on the form of the surface conduction electron-emitting device, and is applied for several seconds to several tens of minutes at an appropriate degree of vacuum. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. Note that the pulse waveform applied between the electrodes of the element is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted. T1 and T2 in FIG.
Can be the same as that shown in FIG.
Peak value of triangular wave (peak voltage during energization forming)
Is increased in steps of, for example, about 0.1 V and applied under an appropriate vacuum atmosphere.

【0054】尚、この場合の通電フォーミング処理の終
了は、パルス間隔T2中に、導電性薄膜4を局所的に破
壊、変形しない程度の電圧を印加し、電流を測定して検
知することができる。例えば0.1V程度の電圧印加に
より流れる素子電流を測定し、抵抗値を求めて、1Mオ
ーム以上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了さ
せる。
The end of the energization forming process in this case can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive thin film 4 during the pulse interval T2, and measuring the current. . For example, an element current flowing by applying a voltage of about 0.1 V is measured, and a resistance value is obtained. When the resistance value indicates 1 M ohm or more, the energization forming is terminated.

【0055】4)フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流If、放出電流Ieが、
著しく変化する工程である。
4) It is preferable to perform a process called an activation step on the device after the forming. The activation step means that the element current If and the emission current Ie are
This is a process that changes significantly.

【0056】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲
気は例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の
有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタン、
エタン、プロパンなどCn2n+2で表される飽和炭化水
素、エチレン、プロピレンなどCn2n+2等の組成式で
表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノ
ール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エ
チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等
が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する有
機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流If、放出電流Ieが、著しく変化するよ
うになる。
The activation step can be performed, for example, by repeating the application of a pulse in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the energization forming. This atmosphere can be formed by using an organic gas remaining in the atmosphere when the inside of the vacuum vessel is evacuated using, for example, an oil diffusion pump or a rotary pump, or a vacuum once sufficiently evacuated by an ion pump or the like. It can also be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance therein. The preferable gas pressure of the organic substance at this time varies depending on the above-described application form, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance, and the like, and is appropriately set according to the case. Examples of suitable organic substances include aliphatic hydrocarbons such as alkanes, alkenes, and alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, and organic acids such as phenol, carboxylic acid, and sulfonic acid. Specifically, methane,
Saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as ethane and propane; unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n + 2 such as ethylene and propylene; benzene, toluene, methanol, ethanol and formaldehyde , Acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can be used. By this treatment, carbon or a carbon compound is deposited on the device from the organic substance existing in the atmosphere, and the device current If and the emission current Ie are significantly changed.

【0057】活性化工程の終了判定は素子電流Ifと放
出電流Ieを測定しながら、適宜行う。なお、パルス
幅、パルス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。
炭素及び炭素化合物とは、グラファイト(いわゆる高配
向性熱分解炭素HOPG、熱分解炭素PG、無定形炭素
GCを包含する、HOPGはほぼ完全なグラファイトの
結晶構造、PGは結晶粒が200Å程度で結晶構造がや
や乱れたもの、GCは結晶粒が20オングストローム程
度になり結晶構造の乱れがさらに大きくなったものを指
す)、非晶質カーボン(アモルファスカーボン及び、ア
モルファスカーボンと前記グラファイトの微結晶の混合
物を指す)であり、その膜厚は、500オングストロー
ム以下の範囲とするのが好ましい。
The end of the activation step is determined as appropriate while measuring the device current If and the emission current Ie. The pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.
Carbon and carbon compounds include graphite (including so-called highly oriented pyrolytic carbon HOPG, pyrolytic carbon PG, and amorphous carbon GC. HOPG is a crystal structure of almost perfect graphite, and PG is a crystal having a crystal grain of about 200 mm. The structure is slightly disturbed, GC refers to a crystal having a crystal grain of about 20 angstroms and the disorder of the crystal structure is further increased), amorphous carbon (amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and microcrystals of the above graphite) The thickness is preferably in the range of 500 angstroms or less.

【0058】5)このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。
5) The electron-emitting device obtained through the above steps is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.

【0059】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプを用い、これから発生するオイル成分に由来す
る有機ガスを用いた場合は、この成分の分圧を極力低く
抑える必要がある。真空容器内の有機成分の分圧は、上
記の炭素及び炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で
1×10-8Torr以下が好ましく、さらには1×10
-10 Torr以下が特に好ましい。さらに真空容器内を
排気するときには、真空容器全体を加熱して、真空容器
内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気し
やすくするのが好ましい。このときの加熱条件は80〜
200℃で5時間以上が望ましいが、特にこの条件に限
るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子放出素
子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条件により行
う。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、1
〜3×10-7Torr以下が好ましく、さらに1×10
-8Torr以下が特に好ましい。
In the activation step, when an oil diffusion pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated from the oil diffusion pump is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1 × 10 −8 Torr or less, and more preferably 1 × 10 −8 Torr or less.
Particularly preferred is -10 Torr or less. Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel to facilitate evacuating the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device. The heating conditions at this time are 80 ~
It is desirable that the heating time is 200 ° C. for 5 hours or more, but the conditions are not particularly limited, and the conditions are appropriately selected depending on various conditions such as the size and shape of the vacuum vessel and the configuration of the electron-emitting device. The pressure in the vacuum vessel must be as low as possible.
~ 3 × 10 -7 Torr or less, more preferably 1 × 10 -7 Torr
-8 Torr or less is particularly preferred.

【0060】安定化工程を行った後の駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流If、放出電流I
eが、安定する。
It is preferable that the atmosphere at the time of driving after performing the stabilizing step is the same as the atmosphere at the end of the stabilizing treatment. However, the present invention is not limited to this. If the organic substance is sufficiently removed, Even if the degree of vacuum itself is slightly reduced, sufficiently stable characteristics can be maintained. By adopting such a vacuum atmosphere, the deposition of new carbon or carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current I
e becomes stable.

【0061】上述のような素子構成と製造方法によって
作成された本発明に好適な電子放出素子の基本特性につ
いて図3、図5を参照しながら説明する。図3は、図1
で示した構成を有する素子の電子放出特性を測定するた
めの測定評価装置の概略構成図である。図3において
も、図1に示した部位と同じ部位には図1に付した符号
と同一の符号を付している。30は素子電極2〜3間の
導電性薄膜4を流れる素子電流Ifを測定するための電
流計、34は素子の電子放出部より放出される放出電流
Ieを捕捉するためのアノード電極である。33はアノ
ード電極34に電圧を印加するための高圧電源、32は
素子の電子放出部5より放出される放出電流Ieを測定
するための電流計、35は真空装置である。
The basic characteristics of the electron-emitting device suitable for the present invention prepared by the above-described device configuration and manufacturing method will be described with reference to FIGS. FIG.
1 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring the electron emission characteristics of an element having the configuration shown in FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. Reference numeral 30 denotes an ammeter for measuring the device current If flowing through the conductive thin film 4 between the device electrodes 2 and 3, and reference numeral 34 denotes an anode electrode for capturing the emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device. 33 is a high voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 34, 32 is an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron emission portion 5 of the device, and 35 is a vacuum device.

【0062】また、本電子放出素子及びアノード電極3
4等は真空装置35内に設置され、その真空装置には不
図示の排気ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な機
器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価
を行えるようになっている。従って、本測定装置では、
前述の通電フォーミング以降の工程も行うことができ
る。なお、アノード電極の電圧は1kV〜10kV、ア
ノード電極と電子放出素子との距離Hは2mm〜8mm
の範囲で測定した。
The electron-emitting device and the anode 3
4 and the like are installed in a vacuum device 35, and the vacuum device is provided with equipment necessary for a vacuum device such as an exhaust pump (not shown) and a vacuum gauge, and can perform measurement and evaluation of the element under a desired vacuum. It has become. Therefore, in this measurement device,
The steps after the energization forming described above can also be performed. The voltage of the anode electrode is 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device is 2 mm to 8 mm.
It measured in the range of.

【0063】図3に示した測定評価装置を用いて測定さ
れた放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vfの関係
の典型的な例を図5に示す。なお、図5は放出電流Ie
が素子電流Ifに比べて著しく小さいので、任意単位で
示している。
FIG. 5 shows a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf measured using the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. FIG. 5 shows the emission current Ie.
Is significantly smaller than the element current If, and is shown in arbitrary units.

【0064】図5からも明らかなように、本発明に好適
な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ieに対する三
つの特徴的特性を有する。即ち、第一に、本素子はある
電圧(しきい値電圧と呼ぶ、図5中のVth)以上の素
子電圧を印加すると急激に放出電流Ieが増加し、一方
しきい値電圧Vth以下では放出電流Ieがほとんど検
出されない。つまり、放出電流Ieに対する明確なしき
い値電圧Vthを持った非線形素子である。
As is apparent from FIG. 5, the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention has three characteristic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, first, the emission current Ie of the present element rapidly increases when an element voltage higher than a certain voltage (referred to as a threshold voltage, Vth in FIG. 5) is applied. Current Ie is hardly detected. That is, it is a nonlinear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0065】第二に、放出電流Ieが素子電圧Vfに単
調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制
御できる。第三に、アノード電極34に捕捉される放出
電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。すな
わち、アノード電極34に捕捉される電荷量は、素子電
圧Vfを印加する時間により制御できる。
Second, since the emission current Ie depends monotonically on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf. Third, the emission charge captured by the anode electrode 34 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 34 can be controlled by the time during which the device voltage Vf is applied.

【0066】以上の説明により理解されるように、本発
明に好適な表面伝導型電子放出素子の特徴的特性のた
め、入力信号に応じて電子放出特性が複数の電子放出素
子を配置した電子源、画像形成装置等でも容易に制御で
きることになり、多方面への応用が可能となる。
As will be understood from the above description, an electron source having a plurality of electron emission elements arranged in accordance with an input signal due to the characteristic characteristics of the surface conduction electron emission element suitable for the present invention. In addition, it is possible to easily control even an image forming apparatus or the like, and it is possible to apply to various fields.

【0067】次に、本発明に好適な電子源および画像形
成装置について説明する。本発明に好適な表面伝導型電
子放出素子を複数個、基板上に配列し、電子源あるいは
画像形成装置が構成できる。
Next, an electron source and an image forming apparatus suitable for the present invention will be described. By arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices suitable for the present invention on a substrate, an electron source or an image forming apparatus can be constructed.

【0068】基板上への電子放出素子の配列の方式に
は、例えば、従来例で述べた多数の表面伝導型電子放出
素子を並列に配置し、個々の素子の両端を配線で接続
し、電子放出素子の行を多数配列し(行方向と呼ぶ)、
この配線と直交する方向に(列方向と呼ぶ)、該電子源
の上方の空間に設置された制御電極(グリッドとも呼
ぶ)により、電子放出素子からの電子を制御駆動するは
しご状配置や、次に述べるm本のX方向配線の上にn本
のY方向配線を層間絶縁を介して設置し、電子放出素子
の一対の電子電極にそれぞれX方向配線、Y方向配線を
接続した配置法が上げられる。これを単純マトリクス配
置と以降呼ぶ。まず、単純マトリクス配置について詳述
する。
In the method of arranging the electron-emitting devices on the substrate, for example, a large number of surface-conduction type electron-emitting devices described in the conventional example are arranged in parallel, and both ends of each device are connected by wiring, and A large number of rows of emission elements are arranged (referred to as row direction),
In a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction), a control electrode (also referred to as a grid) provided in a space above the electron source controls and drives the electrons from the electron-emitting devices in a ladder-like arrangement. An n-type Y-directional wiring is provided on the m-type X-directional wiring described above through an interlayer insulating layer, and the X-directional wiring and the Y-directional wiring are respectively connected to a pair of electron electrodes of the electron-emitting device. Can be This is hereinafter referred to as a simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail.

【0069】前述した本発明にかかわる電子放出素子の
基本的特性の3つの特徴によれば、単純マトリクス配置
された電子放出素子においても、電子放出素子からの放
出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と巾に制御される。一
方、しきい値電圧以下においては電子は殆ど放出されな
い。この特性によれば、多数の電子放出素子を配置した
場合においても、個々の素子に上記パルス状電圧を適宜
印加すれば、任意の電子放出素子を選択することがで
き、その電子放出量を制御できることとなる。
According to the above-mentioned three characteristics of the basic characteristics of the electron-emitting device according to the present invention, even in the electron-emitting devices arranged in a simple matrix, the electrons emitted from the electron-emitting devices are not higher than the threshold voltage. It is controlled to the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing element electrodes. On the other hand, below the threshold voltage, almost no electrons are emitted. According to this characteristic, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, an arbitrary electron-emitting device can be selected by appropriately applying the pulse voltage to each device, and the amount of electron emission can be controlled. You can do it.

【0070】以下、この原理に基づいて構成した電子源
の構成について、図6を用いて説明する。図6において
61は電子源基板、62はX方向配線、63はY方向配
線、64は電子放出素子、65は結線である。なお、電
子放出素子64は前述の本発明の製造方法で作製された
ものであればよく、平面型あるいは垂直型のどちらであ
ってもよい。
Hereinafter, the configuration of an electron source based on this principle will be described with reference to FIG. 6, reference numeral 61 denotes an electron source substrate, 62 denotes an X-direction wiring, 63 denotes a Y-direction wiring, 64 denotes an electron-emitting device, and 65 denotes a connection. Note that the electron-emitting device 64 may be a device manufactured by the above-described manufacturing method of the present invention, and may be either a flat type or a vertical type.

【0071】同図において、電子源基板61は前述した
ガラス基板等であり、その大きさおよびその厚みは電子
源基板61に設置される電子放出素子の個数および個々
の素子の設計上の形状、および電子源の使用時容器の一
部を構成する場合には、その容器を真空に保持するため
の条件等に依存して適宜設定される。
In the figure, the electron source substrate 61 is the above-mentioned glass substrate or the like, and its size and thickness are determined by the number of electron-emitting devices provided on the electron source substrate 61 and the design shape of each device. In the case where a part of the container is used when the electron source is used, it is set as appropriate depending on conditions for keeping the container at a vacuum.

【0072】m本のX方向配線62はDX1,DX2,
・・・DXmからなり、電子源基板61上に真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成した導電性金属等であ
る。また、多数の電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給
されるように材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。
Y方向配線63はDY1,DY2,・・・DYnのn本
の配線よりなり、X方向配線62と同様に作成される。
これらm本のx方向配線62とn本のY方向配線63間
には、不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分離さ
れてマトリックス配線を構成する。このm,nは、共に
正の整数である。不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2 等でありX
方向配線62を形成した絶縁性基板61の全面或は一部
に所望の形状で形成され、特に、X方向配線62とY方
向配線63の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、
材料、製法が適宜設定される。また、X方向配線62と
Y方向配線63は、それぞれ外部端子として引き出され
ている。
The m X-directional wires 62 are DX1, DX2,
... Made of DXm, and is a conductive metal or the like formed on the electron source substrate 61 by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. Further, the material, the film thickness, the wiring width, and the like are appropriately set so that a substantially uniform voltage is supplied to many electron-emitting devices.
The Y-direction wiring 63 is composed of n wirings DY1, DY2,... DYn, and is created in the same manner as the X-direction wiring 62.
An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m x-directional wirings 62 and the n y-directional wirings 63, and electrically separated to form a matrix wiring. Both m and n are positive integers. The interlayer insulating layer (not shown) is formed by vacuum evaporation,
SiO 2 formed by printing method, sputtering method, etc.
The insulating substrate 61 on which the directional wirings 62 are formed is formed in a desired shape on the entire surface or a part thereof.
The material and the production method are appropriately set. The X-direction wiring 62 and the Y-direction wiring 63 are drawn out as external terminals.

【0073】さらに前述と同様にして、電子放出素子6
4の対向する電極(不図示)が、m本のX方向配線62
とn本のY方向配線63と、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等で形成された導電性金属等からなる結線65に
よって電気的に接続されているものである。
Further, in the same manner as described above, the electron-emitting device 6
4 opposing electrodes (not shown) are provided with m X-direction wirings 62.
And n n-directional wirings 63 are electrically connected by a connection 65 made of a conductive metal or the like formed by a vacuum evaporation method, a printing method, a sputtering method, or the like.

【0074】ここで、m本のX方向配線62とn本のY
方向配線63と結線65と対向する素子電極の導電性金
属は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよく、前述の素子電極の材
料等より適宜選択される。尚、これら素子電極への配線
は、素子電極と配線材料が同一である場合は、素子電極
と総称する場合もある。また電子放出素子は、基板61
あるいは不図示の層間絶縁層上のどちらに形成してもよ
い。
Here, m X-directional wires 62 and n Y wires
The conductive metal of the element electrode facing the directional wiring 63 and the connection 65 may have some or all of the same or different constituent elements, and may be appropriately selected from the above-described material of the element electrode and the like. You. Note that the wirings to these device electrodes may be collectively referred to as device electrodes when the device electrode and the wiring material are the same. The electron-emitting device is provided on the substrate 61.
Alternatively, it may be formed on any of the interlayer insulating layers (not shown).

【0075】また、詳しくは後述するが、前記X方向配
線62には、X方向に配列する電子放出素子64の行を
入力信号に応じて、走査するための走査信号を印加する
ための不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されて
いる。
As will be described in detail later, the X-direction wiring 62 is not shown for applying a scanning signal for scanning a row of the electron-emitting devices 64 arranged in the X-direction in accordance with an input signal. Are electrically connected to the scanning signal generating means.

【0076】一方、Y方向配線63には、Y方向に配列
する電子放出素子64の列の各列を入力信号に応じて、
変調するための変調信号を印加するための不図示の変調
信号発生手段と電気的に接続されている。さらに、電子
放出素子の各素子に印加される駆動電圧は、当該素子に
印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給され
るものである。
On the other hand, in the Y-direction wiring 63, each of the rows of the electron-emitting devices 64 arranged in the Y-direction is provided in accordance with an input signal.
It is electrically connected to a modulation signal generating means (not shown) for applying a modulation signal for modulation. Further, the driving voltage applied to each element of the electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the element.

【0077】上記構成において、単純なマトリクス配線
だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。つ
ぎに、以上のようにして作成した単純マトリクス配置の
電子源による表示等に用いる画像形成装置について、図
7、図8及び図9を用いて説明する。図7は画像形成装
置の表示パネルの基本構成図であり、図8は蛍光膜、図
9は画像形成装置をNTSC方式のテレビ信号に応じて
表示を行なう例の駆動回路のブロック図である。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently only by simple matrix wiring. Next, an image forming apparatus used for display by an electron source having a simple matrix arrangement created as described above will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9. FIG. 7 is a basic configuration diagram of a display panel of the image forming apparatus, FIG. 8 is a fluorescent film, and FIG. 9 is a block diagram of a driving circuit in which the image forming apparatus performs display according to an NTSC television signal.

【0078】図7において61は、上述のようにして電
子放出素子を作製した電子源基板、71は電子源基板6
1を固定したリアプレート、76はガラス基板73の内
面に蛍光膜74とメタルバック75等が形成されたフェ
ースプレート、72は支持枠であり、リアプレート7
1、支持枠72及びフェースプレート76をフリットガ
ラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で、400〜5
00度で10分以上焼成することで封着して、外囲器7
8を構成する。
In FIG. 7, reference numeral 61 denotes an electron source substrate on which an electron-emitting device is manufactured as described above, and 71 denotes an electron source substrate.
1, a face plate having a fluorescent film 74 and a metal back 75 formed on the inner surface of a glass substrate 73; 72, a support frame;
1. The support frame 72 and the face plate 76 are coated with frit glass or the like, and 400 to 5
Seal by baking at 00 degrees for 10 minutes or more.
8.

【0079】図7において、64は図1における電子放
出部に相当する。62、63は電子放出素子の一対の素
子電極と接続されたX方向配線及びY方向配線である。
外囲器78は上述の如く、フェースプレート76、支持
枠72、リアプレート71で外囲器78を構成したが、
リアプレート71は主に基板61の強度を補強する目的
で設けられるため、基板61自体で十分な強度を持つ場
合は別体のリアプレート71は不要であり、基板61に
直接支持枠72を封着し、フェースプレート76、支持
枠72、基板61にて外囲器78を構成しても良い。ま
たさらには、フェースプレート76、リアプレート71
間に、スペーサーとよばれる不図示の支持体を設置する
ことで、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器78の
構成にすることもできる。
In FIG. 7, reference numeral 64 corresponds to the electron-emitting portion in FIG. Reference numerals 62 and 63 denote an X-direction wiring and a Y-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the electron-emitting device.
As described above, the envelope 78 is constituted by the face plate 76, the support frame 72, and the rear plate 71.
Since the rear plate 71 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 61, if the substrate 61 itself has sufficient strength, a separate rear plate 71 is unnecessary, and the support frame 72 is directly sealed on the substrate 61. The envelope 78 may be constituted by the face plate 76, the support frame 72, and the substrate 61. Furthermore, the face plate 76, the rear plate 71
By installing a support (not shown) called a spacer between them, the configuration of the envelope 78 having sufficient strength against the atmospheric pressure can be obtained.

【0080】図8は蛍光膜である。蛍光膜74は、モノ
クロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光
膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあ
るいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材8
1と蛍光体82とで構成される。ブラックストライプ、
ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の
場合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体82間の塗り
分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすること
と、蛍光膜74における外光反射によるコントラストの
低下を抑制することである。ブラックストライプの材料
としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする
材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少
ない材料であればこれに限るものではない。ガラス基板
73に蛍光体を塗布する方法はモノクローム、カラーに
よらず、沈殿法や印刷法が用いられる。
FIG. 8 shows a fluorescent film. The fluorescent film 74 is made of only a phosphor in the case of monochrome, but is a black conductive material 8 called a black stripe or a black matrix depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color fluorescent film.
1 and a phosphor 82. Black stripe,
The purpose of providing the black matrix is to make the color separation between the phosphors 82 of the three primary color phosphors necessary for color display black so that color mixing and the like become inconspicuous, and to reflect external light on the phosphor film 74. Is to suppress a decrease in contrast due to The material of the black stripe is not limited to a commonly used material containing graphite as a main component, as long as it is conductive and has little light transmission and reflection. The method of applying the phosphor on the glass substrate 73 is not limited to monochrome or color, and a precipitation method or a printing method is used.

【0081】また、蛍光膜74の内面側には通常メタル
バック75が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート76側
へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビ
ーム加速電圧を印加するための電極として作用するこ
と、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージ
からの蛍光体の保護等である。メタルバックは、蛍光膜
作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通常フィル
ミングと呼ばれる)を行い、その後Alを真空蒸着等で
堆積することで作製できる。
A metal back 75 is usually provided on the inner side of the fluorescent film 74. The purpose of the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 76 side, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, This is to protect the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the enclosure. The metal back can be produced by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the phosphor film after producing the phosphor film, and then depositing Al by vacuum deposition or the like.

【0082】フェースプレート76には、更に蛍光膜7
4の導電性を高めるため、蛍光膜74の外面側に透明電
極(不図示)を設けてもよい。前述の封着を行う際、カ
ラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させな
くてはいけないため、十分な位置合わせを行なう必要が
ある。
The face plate 76 further includes a fluorescent film 7.
A transparent electrode (not shown) may be provided on the outer surface side of the fluorescent film 74 in order to increase the conductivity of the fluorescent film 74. When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, so that it is necessary to perform sufficient alignment.

【0083】外囲器78は不図示の排気管を通じ、10
のマイナス7乗トール程度の真空度にされ、封止を行な
われる。また、外囲器78の封止後の真空度を維持する
ために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、外
囲器78の封止を行なう直前あるいは封止後に、抵抗加
熱あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器78内
の所定の位置(不図示)に配置されたゲッターを加熱
し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ba
等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえ
ば1X10マイナス5乗ないしは1X10マイナス7乗
[Torr]の真空度を維持するものである。尚、電子
放出素子のフォーミング以降の工程は、適宜設定され
る。
The envelope 78 passes through an exhaust pipe (not shown) and
And the sealing is performed. Further, a getter process may be performed to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 78. This is because the getter arranged at a predetermined position (not shown) in the envelope 78 is heated by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the envelope 78 is sealed. This is a process for forming a deposited film. Getter is usually Ba
Are the main components, and maintain a degree of vacuum of, for example, 1 × 10 −5 or 1 × 10 −7 [Torr] by the adsorption action of the deposited film. Steps after the forming of the electron-emitting device are appropriately set.

【0084】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルを、NTSC方式のテレビ信号に
もとづきテレビジョン表示を行なう為の駆動回路の概略
構成を、図9のブロック図を用いて説明する。91は前
記表示パネルであり、また、92は走査回路、93は制
御回路、94はシフトレジスタ、95はラインメモリ、
96は同期信号分離回路、97は変調信号発生器、Vx
およびVaは直流電圧源である。
Next, referring to the block diagram of FIG. 9, a schematic configuration of a driving circuit for performing a television display based on an NTSC television signal in a display panel configured using electron sources in a simple matrix arrangement will be described. explain. 91 is the display panel, 92 is a scanning circuit, 93 is a control circuit, 94 is a shift register, 95 is a line memory,
96 is a synchronization signal separation circuit, 97 is a modulation signal generator, Vx
And Va are DC voltage sources.

【0085】以下、各部の機能を説明していくが、まず
表示パネル91は、端子Dox1ないしDoxm、およ
び端子Doy1ないしDoyn、および高圧端子Hvを
介して外部の電気回路と接続している。このうち、端子
Dox1ないしDoxmには、前記表示パネル内に設け
られている電子源、すなわちM行N列の行列状にマトリ
クス配線された電子放出素子群を一行(N素子)ずつ順
次駆動していく為の走査信号が印加される。
The function of each part will be described below. First, the display panel 91 is connected to an external electric circuit via terminals Dox1 to Doxm, terminals Doy1 to Doyn, and a high voltage terminal Hv. Of these, the terminals Dox1 to Doxm sequentially drive electron sources provided in the display panel, that is, a group of electron-emitting devices arranged in a matrix of M rows and N columns, one row at a time (N elements). A scanning signal is applied to the scan.

【0086】一方、端子Dy1ないしDynには、前記
走査信号により選択された一行の電子放出素子の各素子
の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加され
る。また、高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、た
とえば10K[V]の直流電圧が供給されるが、これは
電子放出素子より出力される電子ビームに蛍光体を励起
するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電圧であ
る。
On the other hand, to the terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each of the electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied. Further, a DC voltage of, for example, 10 K [V] is supplied to the high voltage terminal Hv from the DC voltage source Va, which has sufficient energy to excite the phosphor into an electron beam output from the electron-emitting device. Is an accelerating voltage for giving

【0087】次に、走査回路92について説明する。同
回路は、内部にM個の各スイッチング素子を備えるもの
で(図中、S1ないしSmで模式的に示している)、ス
イッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしくは
0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル91の端子Dx1ないしDxmと電気的に接
続するものである。S1ないしSmの各スイッチング素
子は、制御回路93が出力する制御信号Tscanに基
づいて動作するものだが、実際にはたとえばFETのよ
うなスイッチング素子を組み合わせる事により容易に構
成する事が可能である。尚、前記直流電圧源Vxは、本
実施態様の場合には前記電子放出素子の特性(電子放出
しきい値電圧)に基づき、走査されていない素子に印加
される駆動電圧が電子放出しきい値電圧以下となるよう
な一定電圧を出力するよう設定されている。
Next, the scanning circuit 92 will be described. This circuit includes M switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown), and the switching elements include an output voltage of a DC voltage source Vx or 0 [V] (ground). Level)
It is electrically connected to the terminals Dx1 to Dxm of the display panel 91. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 93. However, in practice, it can be easily configured by combining switching elements such as FETs. In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx uses a drive voltage applied to an unscanned element based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the electron emission element. It is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the voltage.

【0088】また、制御回路93は、外部より入力する
画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部
の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明す
る同期信号分離回路96より送られる同期信号Tsyn
cに基づいて、各部に対してTscanおよびTsft
およびTmryの各制御信号を発生する。
The control circuit 93 has a function of matching the operations of the respective units so that an appropriate display is performed based on an externally input image signal. A synchronization signal Tsyn sent from a synchronization signal separation circuit 96 described below.
Based on c, Tscan and Tsft for each part
And Tmry control signals.

【0089】同期信号分離回路96は、外部から入力さ
れるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と輝
度信号成分とを分離する為の回路で、よく知られている
ように周波数分離(フィルター)回路を用いれば、容易
に構成できるものである。同期信号分離回路96により
分離された同期信号は、よく知られるように垂直同期信
号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上、
Tsync信号として図示した。一方、前記テレビ信号
から分離された画像の輝度信号成分を便宜上DATA信
号と表すが、同信号はシフトレジスタ94に入力され
る。
The synchronizing signal separating circuit 96 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside. As is well known, a frequency separating (filter) is used. If a circuit is used, it can be easily configured. The synchronization signal separated by the synchronization signal separation circuit 96 is composed of a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal as is well known, but here, for convenience of explanation,
This is shown as a Tsync signal. On the other hand, a luminance signal component of an image separated from the television signal is referred to as a DATA signal for convenience, and the signal is input to a shift register 94.

【0090】シフトレジスタ94は、時系列的にシリア
ルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン毎
にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制御
回路93より送られる制御信号Tsftにもとづいて動
作する。(即ち、制御信号Tsftは、シフトレジスタ
94のシフトクロックであると言い換えても良い。)シ
リアル/パラレル変換された画像1ライン分(電子放出
素子N素子分の駆動データに相当する)のデータは、I
d1ないしIdnのN個の並列信号として前記シフトレ
ジスタ94より出力される。
The shift register 94 is for serially / parallel-converting the DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 93. Works. (That is, the control signal Tsft may be rephrased as the shift clock of the shift register 94.) The data of one line of the serial-parallel-converted image (corresponding to the drive data of the N-electron emitting elements) is , I
It is output from the shift register 94 as N parallel signals of d1 to Idn.

【0091】ラインメモリ95は、画像1ライン分のデ
ータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、
制御回路93より送られる制御信号Tmryにしたがっ
て適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。記憶され
た内容はI’d1ないしI’dnとして出力され、変調
信号発生器97に入力される。変調信号発生器97は、
前記画像データI’d1ないしI’dnの各々に応じ
て、電子放出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号
源で、その出力信号は、端子Doy1ないしDoynを
通じて表示パネル91内の電子放出素子に印加される。
The line memory 95 is a storage device for storing data for one line of an image for a required time only.
The contents of Id1 to Idn are stored as appropriate according to the control signal Tmry sent from the control circuit 93. The stored contents are output as I'd1 to I'dn and input to the modulation signal generator 97. The modulation signal generator 97
A signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices in accordance with each of the image data I'd1 to I'dn. An output signal of the signal source is supplied to a terminal Doy1 to Doyn. Applied to the device.

【0092】前述したように本発明に関わる電子放出素
子は放出電流Ieに対して以下の基本特性を有してい
る。すなわち、前述したように、電子放出には明確なし
きい値電圧Vthがあり、Vth以上の電圧を印加され
た時のみ電子放出が生じる。また、電子放出しきい値以
上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に応じて
放出電流も変化していく。尚、電子放出素子の材料や構
成、製造方法を変える事により、電子放出しきい値電圧
Vthの値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合
いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下のような
事がいえる。すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加
する場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても
電子放出は生じないが、電子放出閾値以上の電圧を印加
する場合には電子ビームが出力される。その際、第一に
は、パルスの波高値Vmを変化させる事により出力電子
ビームの強度を制御する事が可能である。第二には、パ
ルスの幅Pwを変化させる事により出力される電子ビー
ムの電荷の総量を制御する事が可能である。
As described above, the electron-emitting device according to the present invention has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, as described above, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage higher than Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the element. Note that the value of the electron emission threshold voltage Vth and the degree of change of the emission current with respect to the applied voltage may be changed by changing the material, configuration, and manufacturing method of the electron emission element. Something like that can be said. That is, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, an electron emission does not occur even when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, but when a voltage higher than the electron emission threshold is applied, an electron beam is output. You. At that time, first, it is possible to control the intensity of the output electron beam by changing the peak value Vm of the pulse. Second, it is possible to control the total amount of charges of the output electron beam by changing the pulse width Pw.

【0093】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等があげられ、電圧変調方式を実施するには、変調
信号発生器97としては、一定の長さの電圧パルスを発
生するが入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値
を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。
Accordingly, as a method of modulating the electron-emitting device in accordance with the input signal, there are a voltage modulation method, a pulse width modulation method, and the like. A voltage modulation circuit that generates a voltage pulse of a certain length but modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data is used.

【0094】また、パルス幅変調方式を実施するには、
変調信号発生器97としては、一定の波高値の電圧パル
スを発生するが入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用い
るものである。
In order to implement the pulse width modulation method,
As the modulation signal generator 97, a pulse width modulation type circuit that generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to input data is used.

【0095】以上に説明した一連の動作により、表示パ
ネル91を用いてテレビジョンの表示を行なえる。尚、
上記説明中、特に記載しなかったが、シフトレジスタ9
4やラインメモリ95は、デジタル信号式のものでもア
ナログ信号式のものでも差し支えなく、要は画像信号の
シリアル/パラレル変換や記憶が所定の速度で行なわれ
ればよい。
By the series of operations described above, television display can be performed using the display panel 91. still,
Although not specifically described in the above description, the shift register 9
The line memory 95 and the line memory 95 may be of a digital signal type or an analog signal type. In short, the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed.

【0096】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路96の出力信号DATAをデジタル信号化す
る必要があるが、これは96の出力部にA/D変換器を
備えれば容易に可能であることは言うまでもない。ま
た、これと関連してラインメモリ95の出力信号がデジ
タル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器97
に用いられる回路が若干異なったものとなるのは言うま
でもない。すなわち、デジタル信号の場合には、電圧変
調方式の場合、変調信号発生器97には、たとえばよく
知られるD/A変換回路を用い、必要に応じて増幅回路
などを付け加えればよい。またパルス幅変調方式の場
合、変調信号発生器97は、たとえば、高速の発振器お
よび発振器の出力する波数を計数する計数器(カウン
タ)および計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較
する比較器(コンパレータ)を組み合せた回路を用いれ
ば当業者であれば容易に構成できる。必要に応じて、比
較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出
素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け
加えてもよい。
When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronizing signal separating circuit 96 into a digital signal. This can be easily achieved by providing an A / D converter at the output of the 96. Needless to say, In connection with this, the modulation signal generator 97 determines whether the output signal of the line memory 95 is a digital signal or an analog signal.
It is needless to say that the circuit used for the above is slightly different. That is, in the case of a digital signal, in the case of the voltage modulation method, for example, a well-known D / A conversion circuit may be used as the modulation signal generator 97, and an amplification circuit or the like may be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 97 is, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparison for comparing the output value of the counter with the output value of the memory. Those skilled in the art can easily configure the circuit by using a circuit in which devices (comparators) are combined. If necessary, an amplifier for voltage-amplifying the pulse-width-modulated signal output from the comparator to the drive voltage of the electron-emitting device may be added.

【0097】一方、アナログ信号の場合には、電圧変調
方式の場合、変調信号発生器97には、たとえばよく知
られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよ
く、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えても
よい。また、パルス幅変調方式の場合には、たとえばよ
く知られた電圧制御型発振回路(VCO)を用いればよ
く、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増
幅するための増幅器を付け加えてもよい。
On the other hand, in the case of an analog signal, in the case of a voltage modulation method, an amplification circuit using, for example, a well-known operational amplifier may be used as the modulation signal generator 97. If necessary, a level shift circuit or the like may be used. May be added. In the case of the pulse width modulation method, for example, a well-known voltage-controlled oscillation circuit (VCO) may be used. If necessary, an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the electron-emitting device may be added. Is also good.

【0098】以上のように完成した本発明に好適な画像
表示装置において、こうして各電子放出素子には、容器
外端子Dox1ないしDoxm、Doy1ないしDoy
nを通じ、電圧を印加することにより電子放出させ、高
圧端子Hvを通じ、メタルバック75、あるいは透明電
極(不図示)に高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍
光膜74に衝突させ、励起・発光させることで画像を表
示することができる。以上述べた構成は、表示等に用い
られる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構
成であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内
容に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適す
るよう適宜選択する。また、入力信号例として、NTS
C方式をあげたが、これに限るものでなく、PAL、S
ECAM方式などの諸方式でもよく、また、これより
も、多数の走査線からなるTV信号(例えば、MUSE
方式をはじめとする高品位TV)方式でもよい。
In the image display device suitable for the present invention completed as described above, the external terminals Dox1 to Doxm, Doy1 to Doy are connected to the respective electron-emitting devices.
n, electrons are emitted by applying a voltage, and a high voltage is applied to the metal back 75 or a transparent electrode (not shown) through the high voltage terminal Hv, thereby accelerating the electron beam and causing the electron beam to collide with the fluorescent film 74 to excite the electron beam. An image can be displayed by emitting light. The configuration described above is a schematic configuration necessary for manufacturing a suitable image forming apparatus used for display and the like. For example, detailed portions such as materials of each member are not limited to those described above. Appropriate selection is made to suit the use of the device. As an input signal example, NTS
Although the C method was given, it is not limited to this, but PAL, S
Various systems such as the ECAM system may be used, and a TV signal composed of a larger number of scanning lines (for example, MUSE) may be used.
And other high-definition TV) systems.

【0099】次に、前述のはしご型配置の電子源及び画
像形成装置について図10、図11を用いて説明する。
図10において、100は電子源基板、101は電子放
出素子、102のDx1〜Dx10は、前記電子放出素
子を配線するための共通配線である。電子放出素子10
1は、基板100上に、X方向に並列に複数個配置され
る。(これを素子行と呼ぶ)。この素子行が複数個配置
され、電子源となる。各素子行の共通配線間に適宜駆動
電圧を印加することで、各素子行を独立に駆動すること
が、可能である。すなわち、電子ビームを放出したい素
子行には、電子放出しきい値以上の電圧を、電子ビーム
を放出しない素子行には、電子放出しきい値以下の電圧
を印加すればよい。また、各素子行間の共通配線Dx2
〜Dx9を、例えばDx2、Dx3を同一配線とする様
にしても良い。
Next, the above-mentioned ladder-shaped arrangement of the electron source and the image forming apparatus will be described with reference to FIGS.
In FIG. 10, reference numeral 100 denotes an electron source substrate; 101, an electron-emitting device; and 102, Dx1 to Dx10, common wirings for wiring the electron-emitting devices. Electron-emitting device 10
A plurality of 1s are arranged on the substrate 100 in parallel in the X direction. (This is called an element row). A plurality of the element rows are arranged and serve as an electron source. By appropriately applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold may be applied to an element row that wants to emit an electron beam, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold may be applied to an element row that does not emit an electron beam. Also, the common wiring Dx2 between each element row
Dx9, for example, Dx2 and Dx3 may be the same wiring.

【0100】図11は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の表示パネル構造を示すための図である。
110はグリッド電極、111は電子が通過するための
空孔、112はDox1,Dox2...Doxmより
なる容器外端子、113はグリッド電極110と接続さ
れたG1、G2...Gnからなる容器外端子、114
は前述の様に、各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源基板である。尚、図7、10と同一の符号は、同
一のものを示す。前述の単純マトリクス配置の画像形成
装置(図7に示した)との大きな違いは、電子源基板1
00とフェースプレート76の間にグリッド電極110
を備えている事である。
FIG. 11 is a view showing the structure of a display panel of an image forming apparatus having a ladder-type electron source.
110 is a grid electrode, 111 is a hole through which electrons pass, 112 is Dox1, Dox2. . . Doxm outer terminals 113 are connected to the grid electrodes 110, G1, G2. . . Outer container terminal made of Gn, 114
Is an electron source substrate in which the common wiring between the element rows is the same as described above. 7 and 10 indicate the same components. A major difference from the image forming apparatus having the simple matrix arrangement (shown in FIG. 7) is that the electron source substrate 1
Grid electrode 110 between
It is equipped with.

【0101】基板100とフェースプレート76の中間
には、グリッド電極110が設けられている。グリッド
電極110は、電子放出素子から放出された電子ビーム
を変調することができるもので、はしご型配置の素子行
と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビーム
を通過させるため、各素子に対応して1個ずつ円形の開
口111が設けられている。グリッドの形状や設置位置
は必ずしも図11のようなものでなくてもよく、開口と
してメッシュ状に多数の通過口を設けることもあり、ま
たたとえば電子放出素子の周囲や近傍に設けてもよい。
容器外端子112およびグリッド容器外端子113は、
不図示の制御回路と電気的に接続されている。
A grid electrode 110 is provided between the substrate 100 and the face plate 76. The grid electrode 110 is capable of modulating the electron beam emitted from the electron-emitting device. In order to allow the electron beam to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonal to the ladder-shaped arrangement of the element rows, , A circular opening 111 is provided one by one. The shape and the installation position of the grid are not necessarily those shown in FIG. 11, and a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as openings, and may be provided, for example, around or near the electron-emitting device.
The terminal 112 outside the container and the terminal 113 outside the grid container
It is electrically connected to a control circuit (not shown).

【0102】本画像形成装置では、素子行を1列ずつ順
次駆動(走査)していくのと同期してグリッド電極列に
画像1ライン分の変調信号を同時に印加することによ
り、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を1
ラインずつ表示することができる。
In this image forming apparatus, a modulation signal for one line of an image is simultaneously applied to the grid electrode rows in synchronization with the sequential driving (scanning) of the element rows one column at a time, so that each electron beam By controlling the irradiation of the phosphor, one image
Can be displayed line by line.

【0103】また、本発明の思想によれば、テレビジョ
ン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コ
ンピューター等の表示装置として、好適な画像形成装置
が提供される。さらには、感光性ドラム等とで構成され
た光プリンターとしての画像形成装置としても用いるこ
ともできる。
Further, according to the concept of the present invention, an image forming apparatus suitable as a display device of a television conference system, a computer, etc. as well as a display device of a television broadcast is provided. Further, it can be used as an image forming apparatus as an optical printer including a photosensitive drum and the like.

【0104】[0104]

【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例1 エチレンジアミン四酢酸アンモニウムパラジウム (Pd
−EDTA・2NH)を2.9g、 86%鹸化ポリビ
ニルアルコール (平均重合度500) を0.05g、イ
ソプロピルアルコールを25gとり、1/15mol/l−
りん酸緩衝液 (pH6.4、ナカライテスク製) を加え
て全量を100gとし、パラジウム化合物溶液とした。
この溶液のpHを測定したところ、25℃におけるpH
は6.4であった。このパラジウム化合物溶液を、25
℃の恒温槽で6ケ月保管した後pHを測定したところ、
25℃におけるpHは6.4であった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
The present invention is not limited to the following examples. Example 1 Ammonium palladium ethylenediaminetetraacetate (Pd
2.9 g of EDTA.2NH 4 ), 0.05 g of 86% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization 500), and 25 g of isopropyl alcohol, and 1/15 mol / l.
Phosphate buffer solution (pH 6.4, manufactured by Nacalai Tesque) was added to make the total amount 100 g, to give a palladium compound solution.
When the pH of this solution was measured, the pH at 25 ° C.
Was 6.4. This palladium compound solution was added to 25
After storing for 6 months in a thermostat at ℃, the pH was measured.
The pH at 25 ° C. was 6.4.

【0105】実施例2 実施例1に用いた1/15mol/l−りん酸緩衝液の代わ
りに1/15mol/l−酢酸Na/酢酸混合液 (モル比
1:100) を用いて、それ以外については実施例1に
準じて金属化合物溶液を調製し、パラジウム化合物溶液
とした。この溶液のpHを測定したところ、25℃にお
けるpHは6.2であった。このパラジウム化合物溶液
を、25℃の恒温槽で6ケ月保管した後pHを測定した
ところ、25℃におけるpHは6.2であった。
Example 2 A 1/15 mol / l Na acetate / acetic acid mixture (molar ratio 1: 100) was used in place of the 1/15 mol / l phosphate buffer used in Example 1, For, a metal compound solution was prepared according to Example 1 and used as a palladium compound solution. When the pH of this solution was measured, the pH at 25 ° C. was 6.2. This palladium compound solution was stored in a thermostat at 25 ° C. for 6 months and the pH was measured. As a result, the pH at 25 ° C. was 6.2.

【0106】実施例3 実施例1に用いた1/15mol/l−りん酸緩衝液の代わ
りに1/15mol/l −ほう酸Na/ほう酸混合液 (モル
比100:1) を用いて、それ以外については実施例1
に準じて金属化合物溶液を調製し、パラジウム化合物溶
液とした。この溶液のpHを測定したところ、25℃に
おけるpHは6.8であった。このパラジウム化合物溶
液を、25℃の恒温槽で6ヶ月保管した後pHを測定し
たところ、25℃におけるpHは6.8であった。
Example 3 Instead of the 1/15 mol / l phosphate buffer used in Example 1, a 1/15 mol / l Na borate / borate mixture (molar ratio 100: 1) was used. About Example 1
A metal compound solution was prepared according to the procedure described above to obtain a palladium compound solution. When the pH of this solution was measured, the pH at 25 ° C. was 6.8. This palladium compound solution was stored in a thermostat at 25 ° C. for 6 months, and the pH was measured. As a result, the pH at 25 ° C. was 6.8.

【0107】実施例4 実施例1に用いた1/15mol/l−りん酸緩衝液の代わ
りに1/15mol/l −クエン酸三Na/クエン酸混合液
(モル比1:1) を用いて、それ以外については実施例
1に準じて金属化合物溶液を調製し、パラジウム化合物
溶液とした。この溶液のpHを測定したところ、25℃
におけるpHは6.4であった。このパラジウム化合物
溶液を、25℃の恒温槽で6ケ月保管した後pHを測定
したところ、25℃におけるpHは6.4であった。
Example 4 Instead of the 1/15 mol / l-phosphate buffer used in Example 1, 1/15 mol / l-tri-Na citrate / citric acid mixture
(Molar ratio: 1: 1), and the other conditions were the same as in Example 1 to prepare a metal compound solution, which was used as a palladium compound solution. When the pH of this solution was measured,
Was 6.4. This palladium compound solution was stored for 6 months in a thermostat at 25 ° C., and the pH was measured. As a result, the pH at 25 ° C. was 6.4.

【0108】実施例5 実施例1に用いた1/15mol/l −りん酸緩衝液の代わ
りに1/15mol/l−N−(2−アセトアミド)2−ア
ミノエタンスルホン酸溶液を用いて、それ以外について
は実施例1に準じて金属化合物溶液を調製しパラジウム
化合物溶液とした。この溶液のpHを測定したところ、
25℃におけるpHは6.5であった。このパラジウム
化合物溶液を、25℃の恒温槽で6ケ月保管した後pH
を測定したところ、25℃におけるpHは6.5であっ
た。
Example 5 A 1/15 mol / l N- (2-acetamido) 2-aminoethanesulfonic acid solution was used instead of the 1/15 mol / l phosphate buffer used in Example 1, and Except for the above, a metal compound solution was prepared according to Example 1 to obtain a palladium compound solution. When the pH of this solution was measured,
The pH at 25 ° C. was 6.5. After storing this palladium compound solution in a thermostat at 25 ° C. for 6 months,
Was measured, the pH at 25 ° C. was 6.5.

【0109】比較例1 実施例1に用いた1/15mol/l −りん酸緩衝液の代わ
りに水を用いて、それ以外については実施例1に準じて
金属化合物溶液を調製し、パラジウム化合物溶液とし
た。この溶液のpHを測定したところ、25℃における
pHは7.1であった。このパラジウム化合物溶液を、
25℃の恒温槽で6ケ月保管した後pHを測定したとこ
ろ、25℃におけるpHは5.9であった。
Comparative Example 1 A metal compound solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that water was used instead of the 1/15 mol / l phosphate buffer used in Example 1, and a palladium compound solution was prepared. And When the pH of this solution was measured, the pH at 25 ° C. was 7.1. This palladium compound solution is
After storing for 6 months in a thermostat at 25 ° C., the pH was measured. As a result, the pH at 25 ° C. was 5.9.

【0110】実施例6 本実施例は、図1,2に示された表面伝導型電子放出素
子の製造方法の例を示すものである。絶縁性基板1とし
て石英基板を用い、これを有機溶剤により充分に洗浄
後、該基板1面上に、Ptからなる素子電極2、3を形
成した。素子電極間隔Lは20μmとし、素子電極の幅
Wを500μm 、その厚さdを1000オングストロー
ムとした。
Embodiment 6 This embodiment shows an example of a method of manufacturing the surface conduction electron-emitting device shown in FIGS. A quartz substrate was used as the insulating substrate 1. After sufficiently washing the substrate with an organic solvent, device electrodes 2 and 3 made of Pt were formed on the surface of the substrate 1. The element electrode interval L was 20 μm, the width W of the element electrode was 500 μm, and its thickness d was 1000 Å.

【0111】エチレンジアミン四酢酸アンモニウムパラ
ジウム(Pd−EDTA・2NH4)を0.55g、 8
6%鹸化ポリビニルアルコール(平均重合度500)を
0.05g、イソプロピルアルコールを25g、エチレ
ングリコール1gをとり、水を加えて全量を100gと
し、パラジウム化合物溶液とした。このパラジウム化合
物溶液をポアサイズ0.25μmのメンブレンフィルタ
ーでろ過し、キヤノン(株)のバブルジェットプリンタ
ヘッドBC−01に充填し、所定のヘッド内ヒータに外
部より20Vの直流電圧を7μ秒印加して、前記の石英
基板の素子電極2、3のギャップ部分にパラジウム化合
物溶液を吐出した。へッドと基板の位置を保持したまま
さらに5回吐出を繰り返した。液滴はほぼ円形でその直
径は約110μmとなった。
0.55 g of ammonium palladium ethylenediaminetetraacetate (Pd-EDTA.2NH 4 )
A palladium compound solution was prepared by taking 0.05 g of 6% saponified polyvinyl alcohol (average degree of polymerization 500), 25 g of isopropyl alcohol and 1 g of ethylene glycol, and adding water to make the total amount 100 g. The palladium compound solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.25 μm, filled in a bubble jet printer head BC-01 of Canon Inc., and a DC voltage of 20 V was externally applied to a predetermined heater inside the head for 7 μsec. Then, a palladium compound solution was discharged into the gap portion between the device electrodes 2 and 3 on the quartz substrate. The ejection was repeated five more times while maintaining the positions of the head and the substrate. The droplet was substantially circular and had a diameter of about 110 μm.

【0112】この基板を350℃で12分加熱して前記
のパラジウム化合物を熱分解したところ、酸化パラジウ
ムが生成した。前記素子電極2、3間の電気抵抗は11
kΩとなった。
When the substrate was heated at 350 ° C. for 12 minutes to thermally decompose the palladium compound, palladium oxide was formed. The electric resistance between the device electrodes 2 and 3 is 11
kΩ.

【0113】次に、素子電極2および3の間に電圧を印
加し、導電性薄膜4を通電処理(フォーミング処理)す
ることにより作成した。フォーミング処理の電圧波形を
図4に示す。図4中、T1及びT2は電圧波形のパルス
幅とパルス間隔であり、本実施例ではT1を1ミリ秒、
T2を10ミリ秒とし、三角波の波高値(フォーミング
時のピーク電圧)は5Vとし、フォーミング処理は約1
×10-6Torrの真空雰囲気下で60秒間行った。
Next, a voltage was applied between the device electrodes 2 and 3, and the conductive thin film 4 was formed by conducting (forming). FIG. 4 shows a voltage waveform of the forming process. In FIG. 4, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. In this embodiment, T1 is 1 millisecond,
T2 is set to 10 milliseconds, the peak value of the triangular wave (the peak voltage at the time of forming) is set to 5 V, and the forming process is performed by about 1
This was performed for 60 seconds in a vacuum atmosphere of × 10 -6 Torr.

【0114】このように作成された電子放出部5は、パ
ラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状
態となり、その微粒子の平均粒径は30オングストロー
ムであった。以上のようにして作成された素子につい
て、図3に示す測定評価装置を用いてその電子放出特性
の測定を行った。
The electron-emitting portion 5 thus produced was in a state in which fine particles mainly composed of palladium element were dispersed and arranged, and the average particle diameter of the fine particles was 30 angstroms. The electron emission characteristics of the device fabricated as described above were measured using the measurement and evaluation device shown in FIG.

【0115】図3においても、1は絶縁性基板、2及び
3は素子電極、4は電子放出部を含む薄膜、5は電子放
出部を示し、31は素子に電圧を印加するための電源、
30は素子電流Ifを測定するための電流計、34は素
子より発生する放出電流Ieを測定するためのアノード
電極、33はアノード電極34に電圧を印加するための
高圧電源、32は放出電流を測定するための電流計であ
る。電子放出素子の上記素子電流If、放出電流Ieの
測定にあたっては、素子電極2、3に電源31と電流計
30とを接続し、該電子放出素子の上方に電源33と電
流計32とを接続したアノード電極34を配置してい
る。また、本電子放出素子及びアノード電極34は真空
装置内に設置されており、その真空装置には不図示の排
気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備さ
れており、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるよ
うになっている。なお本実施例では、アノード電極と電
子放出素子間の距離を4mm、アノード電極の電位を1
kV、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度を1×
10-6Torrとした。
Also in FIG. 3, 1 is an insulating substrate, 2 and 3 are device electrodes, 4 is a thin film including an electron-emitting portion, 5 is an electron-emitting portion, 31 is a power supply for applying a voltage to the device,
Reference numeral 30 denotes an ammeter for measuring an element current If, 34 denotes an anode electrode for measuring an emission current Ie generated from the element, 33 denotes a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 34, and 32 denotes an emission current. It is an ammeter for measuring. In measuring the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device, the power supply 31 and the ammeter 30 are connected to the device electrodes 2 and 3, and the power supply 33 and the ammeter 32 are connected above the electron-emitting device. The arranged anode electrode 34 is disposed. Further, the electron-emitting device and the anode electrode 34 are installed in a vacuum device, and the vacuum device is provided with equipment necessary for a vacuum device such as an exhaust pump (not shown) and a vacuum gauge. The device can be measured and evaluated below. In this embodiment, the distance between the anode and the electron-emitting device is 4 mm, and the potential of the anode is 1
kV, the degree of vacuum in the vacuum device when measuring the electron emission characteristics is 1 ×
It was set to 10 -6 Torr.

【0116】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極2及び3の間に素子電圧を印加し、そ
の時に流れる素子電流If及び放出電流Ieを測定した
ところ、図5に示したような電流−電圧特性が得られ
た。本素子では、素子電圧7.4V程度から急激に放出
電流Ieが増加し、素子電圧16Vでは素子電流Ifが
2.4mA、放出電流Ieが1.0μAとなり、電子放
出効率η=Ie/If(%)は0.04%であった。
The device voltage was applied between the electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device using the measurement and evaluation apparatus described above, and the device current If and the emission current Ie flowing at that time were measured. The current-voltage characteristics as shown were obtained. In this device, the emission current Ie rapidly increases from an element voltage of about 7.4 V, and at an element voltage of 16 V, the element current If becomes 2.4 mA, the emission current Ie becomes 1.0 μA, and the electron emission efficiency η = Ie / If ( %) Was 0.04%.

【0117】アノード電極34の代わりに、前述した蛍
光膜とメタルバックを有するフェースプレートを真空装
置内に配置した。こうして電子源からの電子放出を試み
たところ蛍光膜の一部が発光し、素子電流Ieに応じて
発光の強さが変化した。こうして本素子が発光表示素子
として機能することがわかった。
Instead of the anode electrode 34, the above-described face plate having the fluorescent film and the metal back was arranged in a vacuum device. When electron emission from the electron source was attempted in this way, a part of the fluorescent film emitted light, and the intensity of light emission changed according to the device current Ie. Thus, it was found that this element functions as a light-emitting display element.

【0118】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する
波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の
波形を用いても良くその波高値及びパルス幅・パルス間
隔等についても上述の値に限ることなく電子放出部が良
好に形成されれば所望の値を選択することが出来る。
In the embodiments described above, when forming the electron-emitting portion, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the device, but the waveform applied between the electrodes of the device is limited to the triangular wave. A desired waveform such as a rectangular wave may be used, and the peak value, pulse width, pulse interval, etc. are not limited to the above-mentioned values, and a desired value is selected if the electron emitting portion is formed well. You can do it.

【0119】実施例7 1/15mol/l −りん酸緩衝液(pH6.4、ナカライ
テスク製)を実施例6の水の代わりに用いて金属化合物
溶液を調製し、実施例6と同様にして素子電極基板上に
矩形状に吐出した。実施例6と同様の処理を行ない電子
放出素子を作成した。素子電圧16Vにおいて電子放出
現象が確認でき、電子放出効率は0.045%であっ
た。
Example 7 A metal compound solution was prepared by using 1/15 mol / l-phosphate buffer (pH 6.4, manufactured by Nacalai Tesque) in place of water in Example 6, and treated in the same manner as in Example 6. It was discharged in a rectangular shape on the element electrode substrate. The same processing as in Example 6 was performed to produce an electron-emitting device. An electron emission phenomenon was confirmed at a device voltage of 16 V, and the electron emission efficiency was 0.045%.

【0120】実施例8 実施例7で用いた金属化合物溶液を25℃の恒温槽で6
ケ月保管したものを実施例7の金属化合物溶液の代わり
に用いて、実施例7と同様の処理を行ない電子放出素子
を作成した。素子電圧16Vにおいて電子放出現象が確
認でき、電子放出効率は0.043%であった。
Example 8 The metal compound solution used in Example 7 was placed in a thermostat at 25 ° C. for 6 hours.
An electron-emitting device was prepared by performing the same treatment as in Example 7 except that the one stored for months was used instead of the metal compound solution of Example 7. An electron emission phenomenon was confirmed at an element voltage of 16 V, and the electron emission efficiency was 0.043%.

【0121】比較例2 実施例6で用いた金属化合物溶液を25℃の恒温槽で6
ケ月保管したものを実施例6の金属化合物溶液の代わり
に用いて、実施例6と同様にして素子電極基板上に矩形
状に吐出した。前記の矩形状の液体が基板上で乾燥する
としだいに液の存在部分が収縮し、直径およそ70μm
の円形状どなった。この基板を実施例6と同様に熱処理
したところ、前記の円形部分に中央の厚い導電膜が形成
され、その周囲には導電膜がほとんど存在しなかった。
フォーミングを試みたところ大電流を必要とし、素子化
しても電子放出はほとんど観測できなかった。
Comparative Example 2 The metal compound solution used in Example 6 was treated in a thermostat at 25 ° C.
What was stored for months was used in place of the metal compound solution of Example 6, and discharged in a rectangular shape on the element electrode substrate in the same manner as in Example 6. When the rectangular liquid dries on the substrate, the existing portion of the liquid gradually shrinks, and the diameter is about 70 μm.
The shape of the circle became so. When this substrate was heat-treated in the same manner as in Example 6, a thick conductive film at the center was formed in the circular portion, and almost no conductive film was present around the center.
When forming was attempted, a large current was required, and almost no electron emission was observed even when the device was formed.

【0122】実施例9 16行16列の256個の素子電極とマトリクス状配線
とを形成した基板(図6)の各対向電極に対してそれぞ
れ実施例7と同様にして有機金属化合物溶液の液滴をバ
ブルジェット方式のインクジェット装置により付与し、
焼成したのち、フォーミング処理を行い電子源基板とし
た。この電子源基板にリアプレート81、支持枠82、
フェースプレート86を接続し、真空封止して図7の概
念図に従う画像形成装置を作成した。端子Dx1ないし
Dx16と端子Dy1ないしDy16を通じて各素子に
時分割で所定電圧を印加し端子Hvを通じてメタルバッ
クに高電圧を印加することによって、任意のマトリクス
画像パターンを表示することができた。
Example 9 In the same manner as in Example 7, the solution of the organometallic compound solution was applied to each counter electrode of the substrate (FIG. 6) on which 256 element electrodes of 16 rows and 16 columns and matrix wiring were formed. Drops are applied by a bubble jet type ink jet device,
After firing, a forming process was performed to obtain an electron source substrate. A rear plate 81, a support frame 82,
The face plate 86 was connected and vacuum-sealed to form an image forming apparatus according to the conceptual diagram of FIG. By applying a predetermined voltage to each element in a time-sharing manner through the terminals Dx1 to Dx16 and the terminals Dy1 to Dy16 and applying a high voltage to the metal back through the terminal Hv, an arbitrary matrix image pattern can be displayed.

【0123】[0123]

【発明の効果】以上に説明したように本発明の電子放出
素子製造用の金属化合物水溶液は、基板上に塗布した際
に基板濡れが良好で塗膜の厚さが均一となる。この塗膜
を加熱焼成することにより、厚さの均一な導電性薄膜を
形成することができ、特に表面伝導型電子放出素子の電
子放出部形成用薄膜の製造工程に有効である。
As described above, the metal compound aqueous solution for producing an electron-emitting device according to the present invention, when applied on a substrate, has good wettability of the substrate and uniform thickness of the coating film. By heating and baking this coating film, a conductive thin film having a uniform thickness can be formed, which is particularly effective in the process of manufacturing a thin film for forming an electron-emitting portion of a surface-conduction electron-emitting device.

【0124】また本発明の電子放出素子製造用の金属化
合物水溶液は、長期間にわたって保存してもこれらの特
徴を保持することができる。従って電子放出部形成用金
属材料の使用量を減ずることができる。また本発明の電
子放出素子製造用の金属化合物水溶液を用いた電子放出
素子の製造方法によるならば、任意の形状と大きさを有
した電子放出部を簡便に作成可能であり、自由な電子放
出素子の設計ができる。
Further, the aqueous metal compound solution for producing an electron-emitting device of the present invention can maintain these characteristics even when stored for a long period of time. Therefore, the amount of the metal material for forming the electron emission portion can be reduced. According to the method for manufacturing an electron-emitting device using the metal compound aqueous solution for manufacturing the electron-emitting device of the present invention, an electron-emitting portion having an arbitrary shape and size can be easily formed, and free electron emission can be performed. Element design is possible.

【0125】このように、前記電子放出素子製造用の金
属化合物水溶液を用いて製造された電子放出素子は電子
放出部形成用薄膜が均質であるため、特性的に安定した
製品が低コストで得られ、この電子放出素子を用いた表
示素子は特性的に安定したものが低コストで得られる。
さらに、この特性的に安定している表示素子を複数個を
並べた画像表示装置は特性が安定し、輝度むらの少ない
高品位の画像表示装置となる。
As described above, in the electron-emitting device manufactured using the metal compound aqueous solution for manufacturing the electron-emitting device, since the thin film for forming the electron-emitting portion is uniform, a stable product with characteristic characteristics can be obtained at low cost. Thus, a display device using this electron-emitting device can be obtained in a stable manner at a low cost.
Further, an image display device in which a plurality of display elements that are characteristically stable are arranged is a high-quality image display device with stable characteristics and little luminance unevenness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の基本的な表面伝導型電子放出素子の
構成を示す模式的平面図及び断面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view and a cross-sectional view showing a configuration of a basic surface conduction electron-emitting device of the present invention.

【図2】 本発明の表面伝導型電子放出素子の製造工程
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device of the present invention.

【図3】 電子放出特性を測定するための測定評価装置
の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring electron emission characteristics.

【図4】 本発明に好適な通電フォーミングの電圧波形
の例である。
FIG. 4 is an example of a voltage waveform of energization forming suitable for the present invention.

【図5】 本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放
出電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の
典型的な例である。
FIG. 5 is a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf of the surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention.

【図6】 本発明に適用可能な単純マトリクス配置の電
子源である。
FIG. 6 is an electron source having a simple matrix arrangement applicable to the present invention.

【図7】 本発明に適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a display panel of an image forming apparatus applicable to the present invention.

【図8】 蛍光膜の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view illustrating an example of a fluorescent film.

【図9】 画像形成装置をNTSC方式のテレビ信号に
応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック
図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a driving circuit for displaying an image forming apparatus according to an NTSC television signal.

【図10】 本発明に適用可能な梯子配置の電子源の一
例を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic view showing an example of an electron source having a ladder arrangement applicable to the present invention.

【図11】 本発明に適用可能な画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a display panel of an image forming apparatus applicable to the present invention.

【図12】 従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示
す模式図である。
FIG. 12 is a schematic view showing an example of a conventional surface conduction electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、2、3:素子電極、4:導電性薄膜、5:電
子放出部、50:素子電極2・3間の導電性薄膜4を流
れる素子電流Ifを測定するための電流計、51:電子
放出素子に素子電圧Vfを印加するための電源、53:
アノード電極54に電圧を印加するための高圧電源、5
4:素子の電子放出部より放出される放出電流Ieを捕
捉するためのアノード電極、55:素子の電子放出部よ
り放出される放出電流Ieを測定するための電流計、5
6:真空装置、57:排気ポンプ、71:電子源基板、
72:X方向配線、73:Y方向配線、74:表面伝導
型電子放出素子、75:結線、81:リアプレート、8
2:支持枠、83:ガラス基板、84:蛍光膜、85:
メタルバック、85:フェースプレート、87:高圧端
子、88:外囲器、91:表示パネル、92:走査回
路、93:制御回路、94:シフトレジスタ、95:ラ
インメモリ、96:同期信号分離回路、97:変調信号
発生器、VxおよびVa:直流電圧源、100:電子源
基板、101:電子放出素子、102:Dx1〜Dx1
0は、前記電子放出素子を配線するための共通配線、1
10:グリッド電極、111:電子が通過するための空
孔、112:Dox1,Dox2...Doxmよりな
る容器外端子、113:グリッド電極110と接続され
たG1、G2...Gnからなる容器外端子、114:
電子源基板。
1: substrate, 2: 3: element electrode, 4: conductive thin film, 5: electron emitting portion, 50: ammeter for measuring element current If flowing through conductive thin film 4 between element electrodes 2 and 3; 51 Power supply for applying element voltage Vf to electron-emitting device, 53:
A high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54;
4: Anode electrode for capturing emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device, 55: Ammeter for measuring emission current Ie emitted from the electron emission portion of the device, 5
6: vacuum device, 57: exhaust pump, 71: electron source substrate,
72: X direction wiring, 73: Y direction wiring, 74: Surface conduction electron-emitting device, 75: Connection, 81: Rear plate, 8
2: support frame, 83: glass substrate, 84: fluorescent film, 85:
Metal back, 85: face plate, 87: high voltage terminal, 88: envelope, 91: display panel, 92: scanning circuit, 93: control circuit, 94: shift register, 95: line memory, 96: synchronization signal separation circuit , 97: modulation signal generator, Vx and Va: DC voltage source, 100: electron source substrate, 101: electron-emitting device, 102: Dx1 to Dx1
0 is a common wiring for wiring the electron-emitting devices, 1
10: grid electrode, 111: holes for passing electrons, 112: Dox1, Dox2. . . Doxm external terminal 113: G1, G2. . . Outer container terminal made of Gn, 114:
Electron source substrate.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属化合物と部分エステル化ポリビニル
アルコールおよび緩衝剤を含有することを特徴とする電
子放出素子製造用の金属化合物含有水溶液。
An aqueous solution containing a metal compound for producing an electron-emitting device, which comprises a metal compound, a partially esterified polyvinyl alcohol, and a buffer.
【請求項2】 前記金属が白金族元素のいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子製造用
の金属化合物含有水溶液。
2. The aqueous solution containing a metal compound for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the metal is one of platinum group elements.
【請求項3】 前記金属が白金、パラジウム、 ルテニウ
ム、 金、 銀、 銅、 クロム、 タンタル、 鉄、 タングステ
ン、 鉛、 亜鉛、 スズのいずれかであることを特徴とする
請求項1または2に記載の金属化合物含有水溶液。
3. The method according to claim 1, wherein the metal is one of platinum, palladium, ruthenium, gold, silver, copper, chromium, tantalum, iron, tungsten, lead, zinc, and tin. Aqueous solution containing a metal compound.
【請求項4】 前記金属化合物が水溶性有機金属化合物
であることを特微とする請求項1ないし3に記載の金属
化合物含有水溶液。
4. The aqueous solution containing a metal compound according to claim 1, wherein the metal compound is a water-soluble organic metal compound.
【請求項5】 前記の部分エステル化ポリビニルアルコ
ールのエステル化率が5ないし25モル%の範囲である
ことを特徴とする請求項1ないし4に記載の金属化合物
含有水溶液。
5. The metal compound-containing aqueous solution according to claim 1, wherein the esterification rate of the partially esterified polyvinyl alcohol is in the range of 5 to 25 mol%.
【請求項6】 前記の緩衝剤の緩衝pHが6から7の範
囲であることを特徴とする請求項1ないし5に記載の金
属化合物含有水溶液。
6. The metal compound-containing aqueous solution according to claim 1, wherein a buffer pH of the buffer is in the range of 6 to 7.
【請求項7】 前記の緩衝剤がリン酸、 酢酸、 ほう酸、
クエン酸およびそれらの共役塩基のいずれかを少なくと
も1つ以上含有することを特徴とする請求項1ないし6
に記載の金属化合物含有水溶液。
7. The method according to claim 1, wherein the buffer is phosphoric acid, acetic acid, boric acid,
7. The method according to claim 1, wherein at least one of citric acid and a conjugate base thereof is contained.
2. The aqueous solution containing a metal compound according to item 1.
【請求項8】 前記の緩衝剤が分子中にアミノ基、 スル
ホン酸基のいずれかを少なくとも1つ以上含有すること
を特徴とする請求項1ないし6に記載の金属化合物含有
水溶液。
8. The metal compound-containing aqueous solution according to claim 1, wherein the buffer contains at least one of an amino group and a sulfonic acid group in a molecule.
【請求項9】 対向する電極間に電子放出部を有する電
子放出素子の製造方法において、金属化合物含有水溶液
を電極間に付与する工程と前記金属化合物含有水溶液を
加熱焼成する工程とを有し、前記金属化合物含有水溶液
が請求項1ないし8に記載の電子放出素子製造用の金属
化合物含有水溶液であることを特徴とする電子放出素子
の製造方法。
9. A method of manufacturing an electron-emitting device having an electron-emitting portion between opposing electrodes, comprising a step of applying a metal compound-containing aqueous solution between the electrodes, and a step of heating and firing the metal compound-containing aqueous solution; A method for manufacturing an electron-emitting device, wherein the aqueous solution containing a metal compound is the aqueous solution containing a metal compound for manufacturing an electron-emitting device according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】 前記金属化合物含有水溶液を付与する
工程が、 前記金属化合物含有水溶液の液滴を付与する工
程であることを特徴とする請求項9に記載の電子放出素
子の製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the step of applying the metal compound-containing aqueous solution is a step of applying droplets of the metal compound-containing aqueous solution.
【請求項11】 前記液滴を付与する工程が、所定位置
に対して複数の液滴を付与することを特徴とする請求項
10に記載の電子放出素子の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the step of applying a droplet applies a plurality of droplets to a predetermined position.
【請求項12】 前記液滴を付与する工程が、複数の液
滴を互いに近接して付与することにより、 独立して付与
された液滴によるよりも広い連続した領域にわたり前記
金属化合物含有水溶液を付与することを特徴とする請求
項10または11に記載の電子放出素子の製造方法。
12. The step of applying droplets comprises applying a plurality of droplets in close proximity to each other, whereby the metal compound-containing aqueous solution is spread over a wider continuous area than by independently applied droplets. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 10, wherein the electron-emitting device is provided.
【請求項13】 前記液滴の付与は、インクジェット方
式により行なわれることを特徴とする請求項10ないし
12に記載の電子放出素子の製造方法。
13. The method according to claim 10, wherein the application of the droplet is performed by an ink-jet method.
【請求項14】 前記インクジェット方式がバブルジェ
ット方式であることを特徴とする請求項13に記載の電
子放出素子の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the inkjet method is a bubble jet method.
【請求項15】 請求項9ないし14に記載の製造方法
に従い製造されたことを特徴とする電子放出素子。
15. An electron-emitting device manufactured according to the manufacturing method according to claim 9. Description:
【請求項16】 請求項15に記載の電子放出素子及び
該電子放出素子への電圧印加手段を具備する電子源と、
前記電子放出素子から放出される電子を受けて発光する
発光体と、外部信号に基づいて前記電子放出素子へ印加
する電圧を制御する駆動回路とを具備することを特徴と
する画像形成装置。
16. An electron source comprising: the electron-emitting device according to claim 15; and a voltage applying means for applying voltage to the electron-emitting device.
An image forming apparatus comprising: a luminous body that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device; and a driving circuit that controls a voltage applied to the electron-emitting device based on an external signal.
JP10544097A 1997-04-09 1997-04-09 Metal compound-containing aqueous solution for manufacturing electron-emitting device and method for manufacturing electron-emitting device using the same Expired - Fee Related JP3884823B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10544097A JP3884823B2 (en) 1997-04-09 1997-04-09 Metal compound-containing aqueous solution for manufacturing electron-emitting device and method for manufacturing electron-emitting device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10544097A JP3884823B2 (en) 1997-04-09 1997-04-09 Metal compound-containing aqueous solution for manufacturing electron-emitting device and method for manufacturing electron-emitting device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10279761A true JPH10279761A (en) 1998-10-20
JP3884823B2 JP3884823B2 (en) 2007-02-21

Family

ID=14407663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10544097A Expired - Fee Related JP3884823B2 (en) 1997-04-09 1997-04-09 Metal compound-containing aqueous solution for manufacturing electron-emitting device and method for manufacturing electron-emitting device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3884823B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3884823B2 (en) 2007-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6017259A (en) Method of manufacturing electron-emitting device, electron source and image-forming apparatus
JP3217949B2 (en) Electron emitting element, electron source, display element, and method of manufacturing image forming apparatus
JP3559689B2 (en) Electron emitting element, electron source, image forming apparatus, and method of manufacturing them
JP3296549B2 (en) Ink jet ejecting apparatus and ink jet ink used therefor
JP3337860B2 (en) Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus
JP3215322B2 (en) Metal-containing aqueous solution for manufacturing an electron-emitting device, an electron-emitting device, an electron source, a display device, and a method for manufacturing an image forming apparatus using the same
JP3207706B2 (en) Electron emitting element, electron source, display panel, and method of manufacturing image forming apparatus
JP3884823B2 (en) Metal compound-containing aqueous solution for manufacturing electron-emitting device and method for manufacturing electron-emitting device using the same
JP3294487B2 (en) Method of manufacturing electron-emitting device, and method of manufacturing electron source, display panel, and image forming apparatus using the same
JP3596844B2 (en) Electron-emitting device, method of manufacturing the same, electron source and image forming apparatus
JP3227090B2 (en) Metal-containing aqueous solution for forming electron-emitting devices, and methods for manufacturing electron-emitting devices, electron sources, display panels, and image forming apparatuses using the aqueous solution
JP3416376B2 (en) Method of manufacturing surface conduction electron-emitting device, and method of manufacturing electron source substrate and image forming apparatus using the same
JP3582761B2 (en) Organometallic compound for forming electron-emitting portion, and method for manufacturing electron-emitting device, electron source, and image forming apparatus
JP3592032B2 (en) Electron emitting element, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus
JPH1012135A (en) Manufacture of electron emission element, electron source, display panel, and image forming device
JP3217955B2 (en) Metal composition for manufacturing electron-emitting device, and method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus using the same
JP3302258B2 (en) Electron emitting element, electron source, display element, and method of manufacturing image forming apparatus
JP2000082384A (en) Electron emission element, electron source and image forming device and manufacture of electron emission element
JP3217946B2 (en) Material for forming electron-emitting portion, and method for manufacturing electron-emitting device, electron source, display device, and image forming apparatus using the material
JPH09106760A (en) Manufacture of electron emission element, electron source, display element and image forming device
JP3703255B2 (en) Electron emitting device, electron source, image forming apparatus using the same, and manufacturing method thereof
JP2000195417A (en) Electron emission device, electron source, image forming apparatus and their manufacture
JPH1012136A (en) Manufacture of electron emission element, electron emission element, electron source using the element, display panel, and image forming device
JPH09115433A (en) Manufacture of electron emitting element, electron source, display element and image forming device
JPH09106757A (en) Manufacture of electron emission element, electron source, display element and image forming device, and material for forming electron emission portion

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040409

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060317

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees